JP7273088B2 - Antimony-containing materials for ion implantation - Google Patents

Antimony-containing materials for ion implantation Download PDF

Info

Publication number
JP7273088B2
JP7273088B2 JP2021053687A JP2021053687A JP7273088B2 JP 7273088 B2 JP7273088 B2 JP 7273088B2 JP 2021053687 A JP2021053687 A JP 2021053687A JP 2021053687 A JP2021053687 A JP 2021053687A JP 7273088 B2 JP7273088 B2 JP 7273088B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antimony
source
storage
ion implantation
ion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021053687A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021114467A (en
Inventor
アーロン・レイニッカー
アシュウィニ・ケイ・シンハ
ダグラス・シー・ヘイダーマン
Original Assignee
プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド filed Critical プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド
Publication of JP2021114467A publication Critical patent/JP2021114467A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7273088B2 publication Critical patent/JP7273088B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3171Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/08Ion sources; Ion guns
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D19/00Degasification of liquids
    • B01D19/0036Flash degasification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14Metallic material, boron or silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/48Ion implantation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32412Plasma immersion ion implantation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244Gas supply means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26Bombardment with radiation
    • H01L21/263Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
    • H01L21/26506Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors
    • H01L21/26513Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors of electrically active species
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00Applications
    • F17C2270/05Applications for industrial use
    • F17C2270/0518Semiconductors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/006Details of gas supplies, e.g. in an ion source, to a beam line, to a specimen or to a workpiece
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/02Details
    • H01J2237/022Avoiding or removing foreign or contaminating particles, debris or deposits on sample or tube
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/06Sources
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26Bombardment with radiation
    • H01L21/263Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Description

本発明は、イオン注入のための新規なアンチモン含有材料、並びにイオン注入プロセスのための材料の貯蔵及び送達に好適な条件に関する。 The present invention relates to novel antimony-containing materials for ion implantation and conditions suitable for storage and delivery of materials for ion implantation processes.

イオン注入は、半導体/超小型電子製造における重要なプロセスである。イオン注入プロセスは、典型的には、半導体ウエハにドーパント不純物を導入するために、集積回路の製造において使用される。一般的に言えば、半導体用途に関しては、イオン注入は、所望の方法にて、ウエハの物理的、化学的及び/又は電気的特性を変化させるために、通常、ドーパント不純物とも呼ばれるドーパントガスからの、イオンの半導体ウエハへの導入を伴う。所望のドーパント不純物は、ウエハの表面へと、所望の深さにて、ドープ域を形成するために、微量で半導体ウエハへと導入される。ドーパント不純物は、半導体ウエハと結合して電気キャリアを生成し、それにより、半導体ウエハの導電率を変化させるために選択される。ウエハに導入されたドーパント不純物の濃度又は用量は、ドープ域の導電率を決定する。このようにして、半導体デバイスとして集合的に機能するトランジスタ構造体、絶縁構造体、及びその他の電子構造体を形成するために、いくつかの不純物領域が形成される。 Ion implantation is an important process in semiconductor/microelectronic manufacturing. Ion implantation processes are typically used in the manufacture of integrated circuits to introduce dopant impurities into semiconductor wafers. Generally speaking, for semiconductor applications, ion implantation is the use of dopant gases, commonly referred to as dopant impurities, to alter the physical, chemical and/or electrical properties of the wafer in a desired manner. , with the introduction of ions into the semiconductor wafer. Desired dopant impurities are introduced into the semiconductor wafer in trace amounts to form doped regions at desired depths into the surface of the wafer. The dopant impurity is selected to combine with the semiconductor wafer to generate electrical carriers, thereby changing the conductivity of the semiconductor wafer. The concentration or dose of dopant impurities introduced into the wafer determines the conductivity of the doped regions. In this manner, several impurity regions are formed to form transistor structures, isolation structures, and other electronic structures that collectively function as semiconductor devices.

イオン源は、供給源であるドーパントガスからイオン種のイオンビームを発生させるために使用される。イオン源は、イオン注入システムの重要な構成要素であり、このイオン源は、注入プロセス中に注入される特定のドーパントイオンを生成するためにドーパントガスをイオン化する役割を果たす。イオン源チャンバは、タングステン(W)又はタングステン合金で作製されたフィラメントなどのカソードを含み、これは、その熱電子発電温度まで加熱されて電子を発生させる。電子は、アークチャンバ壁に向かって加速し、アークチャンバ内のドーパント源ガス分子と衝突してプラズマを発生させる。プラズマは、ドーパントガス種の解離イオン、ラジカル、並びに中性原子及び分子を含む。イオン種はアークチャンバから抽出され、次に、質量に基づいてその他のイオン種から分離される。特定の質量電荷比に基づいたビーム内のイオンのみが、フィルタを通過することができる。イオンの選択された質量は、所望のイオン種を含有し、このイオン種は、次に標的基材に向けられて、必要な深さ及び用量にて標的基材へと注入される。 An ion source is used to generate an ion beam of ion species from a source dopant gas. An ion source is an important component of an ion implantation system, and serves to ionize dopant gases to produce the specific dopant ions that are implanted during the implantation process. The ion source chamber includes a cathode, such as a filament made of tungsten (W) or a tungsten alloy, which is heated to its thermionic generation temperature to generate electrons. The electrons accelerate toward the arc chamber wall and collide with dopant source gas molecules within the arc chamber to generate a plasma. The plasma contains dissociated ions of dopant gas species, radicals, and neutral atoms and molecules. Ion species are extracted from the arc chamber and then separated from other ion species based on mass. Only ions in the beam based on a particular mass-to-charge ratio are allowed to pass through the filter. The selected mass of ions contains the desired ion species, which are then directed to the target substrate and implanted into the target substrate at the required depth and dose.

現在の半導体デバイス技術は、p型及びn型半導体を製造するために、特定の量にて種々のドーパント種を利用しており、これらの両方は、トランジスタ及びダイオード電子デバイスの製造のための構成要素とみなされる。p型ドーパントとn型ドーパントとの差は、主に、半導体結晶格子へと導入される電荷担持種に関連する。p型ドーパントは、半導体材料中に自由電子を発生させるためにn型ドーパントが使用されている間に、価電子帯における電子欠損を生じさせることにより、半導体材料において電子「孔」を発生させるために使用される。アンチモン(Sb)は、今日の電子デバイスに必要とされる一般的に使用されるドーパント種の一例である。Sbは、半導体産業において関心を集め続けている多くの望ましい用途を伴うn型ドーパントである。例えば、インジウムアンチモンは、赤外線検出器として使用される狭バンドギャップIII-V半導体である。アンチモンはまた、finFETデバイス内に超浅のp-n接合部と、MOSFET内のチャネルの閾値電圧調整と、pMOSデバイスにおけるパンチスルー停止ハロー注入、及びゲルマニウムn-MOSFETにおけるソース・ドレイン領域と、を形成するために使用される。 Current semiconductor device technology utilizes various dopant species in specific amounts to produce p-type and n-type semiconductors, both of which are used in the fabrication of transistor and diode electronic devices. considered an element. The difference between p-type and n-type dopants is primarily related to the charge-carrying species introduced into the semiconductor crystal lattice. Because p-type dopants generate electron "holes" in the semiconductor material by creating electron vacancies in the valence band, while n-type dopants are used to generate free electrons in the semiconductor material. used for Antimony (Sb) is one example of a commonly used dopant species required in today's electronic devices. Sb is an n-type dopant with many desirable applications that continue to attract interest in the semiconductor industry. For example, indium antimonide is a narrow bandgap III-V semiconductor used as an infrared detector. Antimony also provides ultra-shallow pn junctions in finFET devices, channel threshold voltage adjustment in MOSFETs, punch-through stop halo implants in pMOS devices, and source-drain regions in germanium n-MOSFETs. used to form.

現在では、Sbの固体源は、ドーパント材料として使用されている。元素状Sb金属は、フィラメントにごく接近して位置付けることにより、イオン注入のために使用することができる。イオン注入の間、フィラメントの温度は十分に高く、これにより、放射加熱によりSbが蒸発して電子と衝突し、ドーピングのためのSb含有イオンを生じさせる。しかし、本方法は、Sbをチャンバ壁に、又はフィラメント上に堆積させる場合があり、フィラメントの寿命を短くする。Sbの固体化合物はまた、SbF、SbCl、及びSbなどのドーパント源としても使用されるが、これらの化合物は、イオン注入に必要な十分な量の蒸気を発生させるために、160℃超まで加熱する必要がある。加えて、システム内の全てのフローラインは、典型的には、アークチャンバに到達する前に、Sbの固体源の再凝結を防止するために加熱される。 Currently, solid sources of Sb are used as dopant materials. Elemental Sb metal can be used for ion implantation by positioning it in close proximity to the filament. During ion implantation, the temperature of the filament is sufficiently high that radiative heating causes Sb to evaporate and collide with electrons to produce Sb-containing ions for doping. However, this method may deposit Sb on the chamber walls or on the filament, shortening the life of the filament. Solid compounds of Sb are also used as dopant sources such as SbF 3 , SbCl 3 and Sb 2 O 3 , but these compounds require It should be heated to above 160°C. Additionally, all flow lines in the system are typically heated to prevent re-condensation of the solid source of Sb prior to reaching the arc chamber.

Sb含有イオンを注入するためのSbの固体源の操作的課題を考慮し、Sbのガス源が想到されてきた。特に、SbH及びSbDは、Sbのガス状源として提案されてきたが、これらの化合物は、室温にて不安定かつ分解している。 In view of the operational challenges of solid sources of Sb for implanting Sb-containing ions, gaseous sources of Sb have been considered. In particular, SbH3 and SbD3 have been proposed as gaseous sources of Sb, but these compounds are unstable and decomposing at room temperature.

今日イオン注入に利用できる、いかなる現在有望なSbドーパント源も存在しない。従来のイオン注入システムにおいて使用することができる信頼性の高いSbドーパント源に対する、満たされていない必要性が存在する。 There are no currently viable Sb dopant sources available for ion implantation today. There is an unmet need for a reliable Sb dopant source that can be used in conventional ion implantation systems.

本発明は、種々の組み合わせで以下の態様のいずれかを含んでよく、また、書面による説明又は添付図面において以下に記載されるいずれかの他の態様を含んでよい。 The invention may include any of the following aspects in various combinations, and may include any other aspects described below in the written description or accompanying drawings.

本発明は、部分的に、アンチモンドーパント組成物を使用するための方法及びシステムに関する。本明細書で利用されるSb含有材料の組成物は、イオン注入プロセスへの送達の容易性を向上させ、かつイオンチャンバ内のSb含有堆積物の蓄積を実質的に低減させるということが見出されている。 The present invention relates, in part, to methods and systems for using antimony dopant compositions. It has been found that the composition of Sb-containing material utilized herein improves the ease of delivery to an ion implantation process and substantially reduces the build-up of Sb-containing deposits within the ion chamber. It is

第1の態様では、アンチモン含有イオンを注入してn型電子デバイス構造体を生じさせるためのイオン注入に好適な組成物であって、アンチモン含有材料であって、当該アンチモン材料は、周囲温度にて化学的に安定しており、かつ準大気圧下で、液相の貯蔵条件の下で維持され、更に、この貯蔵条件は、微量の水分の欠如を特徴とする、アンチモン含有材料を含み、当該アンチモン含有材料は、非炭素含有化学式によって表され、当該アンチモン含有材料は、下流の真空圧力条件に応答して十分な蒸気圧を及ぼすように適合された、対応する気相と実質的な平衡状態にある液相である。 In a first aspect, a composition suitable for ion implantation for implanting antimony-containing ions to produce an n-type electronic device structure, comprising an antimony-containing material, the antimony material being exposed to ambient temperature containing an antimony-containing material that is chemically stable under sub-atmospheric pressure and is maintained under liquid phase storage conditions, further characterized by the lack of traces of moisture; The antimony-containing material is represented by a non-carbon-containing chemical formula, wherein the antimony-containing material is in substantial equilibrium with a corresponding gas phase adapted to exert sufficient vapor pressure in response to downstream vacuum pressure conditions. It is in liquid phase.

第2の態様では、アンチモンイオンを注入してn型電子デバイス構造を生じさせるためのイオン注入に好適な組成物のための準大気圧貯蔵及び送達容器であって、アンチモン含有材料であって、当該アンチモン含有材料は、周囲温度にて化学的に安定している、アンチモン含有材料を含み、当該アンチモン含有材料は、非炭素含有化学式によって表され、微量の水分の欠如を特徴とする水分なしの環境によって少なくとも部分的に定義される貯蔵及び送達容器であって、当該貯蔵及び送達容器は、準大気圧条件下で液相の当該アンチモン含有材料を保持するように構成され、それによって、当該液相は、貯蔵及び送達容器のヘッドスペースを占有する、対応する気相と実質的な平衡状態である、貯蔵及び送達容器を備える。 In a second aspect, a sub-atmospheric storage and delivery container for a composition suitable for ion implantation to implant antimony ions to produce an n-type electronic device structure, the antimony-containing material comprising: The antimony-containing material comprises an antimony-containing material that is chemically stable at ambient temperature, the antimony-containing material being represented by a non-carbon-containing chemical formula and characterized by the absence of traces of moisture. A storage and delivery vessel at least partially defined by the environment, the storage and delivery vessel configured to hold the antimony-containing material in a liquid phase under sub-atmospheric conditions, whereby the liquid A phase comprises a storage and delivery container that is in substantial equilibrium with a corresponding gas phase that occupies the headspace of the storage and delivery container.

第3の態様では、Sb含有イオンを注入するためのイオン源を操作する方法であって、少なくとも約0.1sccm以上の流量で気相のアンチモン含有材料をアークチャンバ内へ導入することと、当該組成物をイオン化して、アークチャンバ内でSb含有イオンを生成することと、Sb含有イオンを基材内に注入することと、を含む。 In a third aspect, a method of operating an ion source for implanting Sb-containing ions, comprising introducing a vapor phase antimony-containing material into an arc chamber at a flow rate of at least about 0.1 sccm or greater; ionizing the composition to produce Sb-containing ions in the arc chamber; and implanting the Sb-containing ions into the substrate.

第4の態様では、アンチモンイオンを注入してn型電子デバイス構造を生じさせるためのイオン注入に好適な組成物のための準大気圧貯蔵及び送達のための送達可能な吸着容量を含む吸着材であって、当該組成物は、アンチモン含有材料を含み、当該アンチモン含有材料は、周囲温度にて化学的に安定しており、当該アンチモン含有材料は、非炭素含有化学式によって表され、当該吸着材は、約50ppm以下の水分を有する水分なしの環境を有する。 In a fourth aspect, an adsorbent comprising a deliverable adsorption capacity for subatmospheric storage and delivery for a composition suitable for ion implantation to implant antimony ions to produce an n-type electronic device structure. wherein the composition comprises an antimony-containing material, the antimony-containing material is chemically stable at ambient temperature, the antimony-containing material is represented by a non-carbon-containing chemical formula, and the adsorbent has a moisture-free environment with less than about 50 ppm moisture.

本発明の目的及び利点は、全体を通して同じ番号が同じ特徴を示す添付図面と関連して、その好ましい実施形態の以下の詳細な説明からより良く理解される。 The objects and advantages of the present invention will be better understood from the following detailed description of its preferred embodiments, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which like numbers indicate like features throughout.

本発明の原理を組み込む、ビームラインイオン注入システムを示す。1 illustrates a beamline ion implantation system incorporating principles of the present invention;

本発明の原理を組み込む、プラズマ浸漬イオン注入システムを示す。1 illustrates a plasma immersion ion implantation system incorporating principles of the present invention;

本発明の原理を組み込む、例示的な貯蔵及び送達容器を示す。1 illustrates an exemplary storage and delivery container incorporating principles of the present invention;

本発明の原理を組み込む、代替的な貯蔵及び送達容器を示す。Figure 3 shows an alternative storage and delivery container incorporating principles of the present invention;

本発明の様々な要素の関連性及び機能は、以下の「発明を実施するための形態」によってより良好に理解される。「発明を実施するための形態」は、本開示の範囲内のものとして様々な置換及び組み合わせの特徴、態様、及び実施形態を想到している。したがって、本開示は、これらの特定の特徴、態様、及び実施形態のそのような組み合わせ及び置換のうちのいずれか、又はそれらのうちの選択された1つ以上を備えるように、それらからなるように、又はそれらから本質的になるように指定され得る。 The relationship and function of the various elements of this invention are better understood with the following Detailed Description. The Detailed Description contemplates various permutations and combinations of features, aspects, and embodiments within the scope of the disclosure. Accordingly, the present disclosure may consist of, or consist of, any such combinations and permutations of these specific features, aspects, and embodiments, as well as selected one or more thereof. or to consist essentially of them.

本発明は、種々の組み合わせで以下の実施形態のいずれかを含んでよく、また、書面による説明又は添付図面において以下に記載されるいずれかの他の態様を含んでよい。本明細書で使用される場合、用語「実施形態」とは、例として例示するのに役立つが、限定するものではない実施形態を意味する。 The invention may include any of the following embodiments in various combinations, and any other aspects described below in the written description or accompanying drawings. As used herein, the term "embodiment" means an embodiment that serves to illustrate by way of example and not limitation.

本明細書及び全体で使用される場合、用語「Sb含有イオン」又は「Sbイオン」とは、基材へと注入するのに好適な、Sb又はSb2+などのSbイオン又はSb含有イオン、及びSb などだがこれらに限定されないオリゴマーイオンを含む、種々のSbイオン種を意味する。 As used herein and throughout, the terms "Sb-containing ions" or "Sb ions" refer to Sb ions or Sb-containing ions, such as Sb + or Sb 2+ , which are suitable for implantation into a substrate; and Sb 2 + and various Sb ion species, including oligomeric ions such as, but not limited to, Sb 2 +.

「基材」とは、本明細書及び全体で使用される場合、シリコン、二酸化ケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、及びこれらの合金を含む任意の好適な材料から形成され、ドーパントイオンなどの別の材料が注入されるといったような、イオン注入を必要とするウエハ又は他の薄く切られた若しくは薄く切られていない材料、あるいは同様の標的対象を含むがこれらに限定されない、任意の材料を意味する。 "Substrate," as used herein and throughout, is formed from any suitable material, including silicon, silicon dioxide, germanium, gallium arsenide, and alloys thereof, and contains other materials such as dopant ions. Any material, including but not limited to wafers or other sliced or non-sliced materials requiring ion implantation, such as implanted material, or similar target objects .

「Sb」及び「アンチモン」は、本明細書及び全体で交換可能に使用され、同一の意味を有することが意図されると理解すべきである。「Sb含有材料」又は「Sb含有源材料」に関しては、本発明のアンチモン材料の液相及び液相が実質的に平衡状態にある対応する気相を指すことを意図している。「Sb含有液体源材料」は、対応する気相と実質的に平衡状態にある本発明の材料を意味することを意図している。 It should be understood that "Sb" and "antimony" are used interchangeably herein and throughout and are intended to have the same meaning. Reference to "Sb-containing material" or "Sb-containing source material" is intended to refer to the liquid phase of the antimony material of the present invention and the corresponding vapor phase in which the liquid phase is substantially in equilibrium. "Sb-containing liquid source material" is intended to mean a material of the invention that is substantially in equilibrium with its corresponding gas phase.

本明細書及び全体で使用される場合、用語「容器(vessel)」及び「容器(container)」は交換可能に使用され、かつ材料の充填、貯蔵、輸送、及び/又は送達に好適な、シリンダ、デュワー、ボトル、タンク、バレル、バルク及びマイクロバルクを含むがこれらに限定されない、任意の種類の貯蔵、充填、輸送及び/又は送達容器を意味することを意図している。 As used herein and throughout, the terms "vessel" and "container" are used interchangeably and are suitable for filling, storing, transporting and/or delivering materials. , dewars, bottles, tanks, barrels, bulk and microbulk, are intended to mean any type of storage, filling, transport and/or delivery container.

本明細書及び全体で使用される場合、別途指示されない限り、全ての濃度は、容積百分率(「体積%」)として表される。 As used herein and throughout, all concentrations are expressed as volume percentages (“vol %”) unless otherwise indicated.

「低減する(Reduce)」、「低減された(reduced)」又は「低減(reduction)」とは、本明細書及び全体で使用される場合、イオン注入プロセスに関して行われ、かつ(i)有害事象若しくは有害発生の発現を短縮、抑制、及び/又は遅延させること(例えば、分解反応の低減、イオン短絡の低減)、あるいは(ii)特定の目的が達成不可能な非許容レベルまで、量を低下させること(例えば、プラズマを持続させることができない低減した流れ)、あるいは(iii)特定の目的に悪影響を及ぼさない非実質的な量まで、低下させること(例えば、アークチャンバへの流れを不安定化させない、低減したオリゴマーの量)、あるいは(iv)従来の実施と比較して有意な量だけ低減されるが、意図された機能を変化させないこと(例えば、導管に沿って材料を再凝結させることなく、材料の気相を依然として維持しながら、熱トレースを低減させる)を意味することを、意図している。 "Reduce," "reduced," or "reduction," as used herein and throughout, refers to an ion implantation process and (i) an adverse event or shortening, suppressing, and/or delaying the onset of adverse effects (e.g., reducing decomposition reactions, reducing ion short-circuiting), or (ii) reducing amounts to unacceptable levels where specific objectives cannot be achieved. (e.g., a reduced flow that cannot sustain the plasma), or (iii) to a non-substantial amount that does not adversely affect the particular purpose (e.g., destabilizing the flow to the arc chamber). or (iv) reduced by a significant amount compared to conventional practice but not altering the intended function (e.g., recondensing the material along the conduit). the gas phase of the material, while still maintaining the vapor phase of the material).

本明細書及び全体で使用される場合、量又は時間的持続などの測定可能な値を意味する場合、「約」又は「およそ」は、そのような変動が適切である故に、指定された値から±20%、±10%、±5%、±1%及び±0.1%の変動を包含することを意味する。 As used herein and throughout, when referring to a measurable value such as amount or duration over time, "about" or "approximately" refers to the specified value, as such variations are appropriate. ±20%, ±10%, ±5%, ±1% and ±0.1% variation from .

本開示全体を通して、本発明の種々の態様を範囲形式にて提示することができる。範囲形式の記載は、単に便宜上及び簡潔さのためのものであり、かつ本発明の範囲を限定するものとみなされるべきではないと理解すべきである。したがって、範囲の記載は、その範囲内の個々の数値の全てだけでなく、全ての可能な部分範囲を具体的に開示しているとみなされるべきである。例えば、1~6などの範囲の記載は、例えば1~3、1~4、1~5、2~4、2~6、3~6などの具体的に開示された部分範囲、同様にその範囲内の個々の数、例えば1、2、2.7、3、4、5、5.3、6、並びにそれらの間の任意の全体的増分及び部分的増分を有するとみなされるべきである。これは、範囲の広さにかかわらず適用される。 Throughout this disclosure, various aspects of this invention can be presented in a range format. It should be understood that the description in range format is merely for convenience and brevity and should not be construed as limiting the scope of the invention. Accordingly, the description of a range should be considered to have specifically disclosed all the possible subranges as well as all of the individual numerical values within that range. For example, a description of a range such as 1 to 6 refers to specifically disclosed subranges such as 1 to 3, 1 to 4, 1 to 5, 2 to 4, 2 to 6, 3 to 6, as well as It should be considered to have individual numbers within the range, such as 1, 2, 2.7, 3, 4, 5, 5.3, 6, and any whole and partial increments therebetween. . This applies regardless of the breadth of the range.

イオン注入のための好適なSb源材料の欠如の観点から、本発明が出現している。本開示は、一態様では、n型ドーパントとしてのイオン注入に好適な、アンチモン用の組成物に関し、以下の属性を含む。(i)準大気圧条件下で液相で貯蔵することができるアンチモン含有材料であって、貯蔵条件は、本明細書では約50ppm以下として定義される、微量の水分の欠如を特徴とする水分のない環境であり、(ii)アンチモン含有材料が、非炭素含有化学式によって表され、また、(iii)アンチモン含有材料の液相が、下流の真空圧力条件に応答して気相で実質的に連続する流量にて流れることができる、対応する気相と実質的な平衡状態にある。 It is in view of the lack of suitable Sb source materials for ion implantation that the present invention emerges. The present disclosure, in one aspect, relates to compositions for antimony suitable for ion implantation as an n-type dopant and includes the following attributes. (i) an antimony-containing material capable of being stored in the liquid phase under sub-atmospheric conditions, the storage conditions being characterized herein by the absence of traces of moisture defined as about 50 ppm or less; (ii) the antimony-containing material is represented by a non-carbon-containing chemical formula; and (iii) the liquid phase of the antimony-containing material is substantially in the vapor phase in response to downstream vacuum pressure conditions. It is in substantial equilibrium with the corresponding gas phase, which can flow at a continuous flow rate.

Sb含有源材料は、貯蔵条件下にて、対応する気相と実質的に平衡状態である液相を有する。材料は周囲温度にて安定したままであり、かつイオン注入の使用中に分解する傾向を有しない。液体としてのSb含有材料は適切な蒸気圧を有し、この蒸気圧は、本明細書では、約0.1~100sccmの流量をアークチャンバ内へ持続させることが可能な蒸気量として定義される。特に、気相中のSb含有材料の流量は、イオン注入器の作動中に安定したプラズマを生成及び維持するのに十分である。安定したプラズマは、約50~150Vのアーク電圧及び引き出し電極に対する約1~300keVの引き出し電圧にて、Sbイオンの注入を実施することを可能にし、それにより、Sb含有イオンのビームが生成される。Sb含有イオンのビーム電流は、約10マイクロアンペア~100mAの範囲であり、約1E11~1E16原子/cmの、基材内へのSbイオン用量をもたらす。 The Sb-containing source material has a liquid phase that is substantially in equilibrium with the corresponding gas phase under storage conditions. The material remains stable at ambient temperature and does not tend to decompose during ion implantation use. Sb-containing materials as liquids have a suitable vapor pressure, which is defined herein as the amount of vapor capable of sustaining a flow rate of about 0.1-100 sccm into the arc chamber. . In particular, the flow rate of Sb-containing material in the gas phase is sufficient to generate and maintain a stable plasma during operation of the ion implanter. A stable plasma makes it possible to carry out the implantation of Sb ions at an arc voltage of about 50-150 V and an extraction voltage on the extraction electrode of about 1-300 keV, thereby producing a beam of Sb-containing ions. . The beam current for Sb-containing ions ranges from about 10 microamps to 100 mA, resulting in an Sb ion dose into the substrate of about 1E11-1E16 atoms/cm 2 .

一態様では、本発明のSb含有源材料は、容器のヘッドスペースを占有する、その気相と実質的な平衡状態である液相で容器内に貯蔵される。Sb含有源材料の気相は、容器から回収されて、周囲温度条件にてイオン注入器のアークチャンバ内へと導管に沿って送達され得る。有利には、及び従来のSb含有材料とは対照的に、液相のSb含有源材料は、(i)容器のヘッドスペース、及び(ii)容器からアークチャンバまで延在する導管を補充することができる、蒸発速度を有する。このようにして、十分な量のSb含有源材料が気相へと蒸発して、アークチャンバ内へと流れる約0.1~100sccmの流量を維持する。 In one aspect, the Sb-containing source material of the present invention is stored in a container in a liquid phase that is substantially in equilibrium with its gas phase, which occupies the headspace of the container. The vapor phase of the Sb-containing source material can be recovered from the vessel and delivered along a conduit into the arc chamber of the ion implanter at ambient temperature conditions. Advantageously, and in contrast to conventional Sb-containing materials, the liquid phase Sb-containing source material replenishes (i) the headspace of the vessel and (ii) the conduit extending from the vessel to the arc chamber. has an evaporation rate that allows In this manner, a sufficient amount of the Sb-containing source material is evaporated into the gas phase to maintain a flow rate of about 0.1-100 sccm flowing into the arc chamber.

出願人らは、液体Sb含有源材料の蒸発速度を維持して、少なくとも約0.1sccm以上の気相流量を、導管に沿ってアークチャンバ内へと生成することが必要であることを発見した。Sb含有源液の蒸発速度が特定の閾値未満である又は閾値未満に下がる場合、これにより、気相でのSb含有源材料の得られる流量が約0.1sccm未満である又は0.1sccm未満に下がり、気相でのSb含有材料は、容器内に収容されるSb含有源材料の蒸発速度よりも速い速度にて、導管に沿ってアークチャンバ内へと流れ得る。アークチャンバ内への流れは、持続可能でなくなることがあり、最終的に、許容不可能な低いレベルへと低減される、又は不規則になる傾向を有する。最終的に、最悪の場合のシナリオでは、流れが完全に停止する、又はイオンビームが不安定となりかつ不良となる程度にまで流れが低減する場合があり、これにより、注入プロセス全体の中断が必要となる。 Applicants have discovered that it is necessary to maintain the evaporation rate of the liquid Sb-containing source material to produce a vapor phase flow rate of at least about 0.1 sccm or greater along the conduit into the arc chamber. . If the evaporation rate of the Sb-containing source liquid is less than or drops below a certain threshold, this results in a resulting flow rate of the Sb-containing source material in the gas phase of less than or equal to less than about 0.1 sccm. Down, the Sb-bearing material in the vapor phase can flow along the conduit into the arc chamber at a rate faster than the evaporation rate of the Sb-bearing source material contained within the vessel. The flow into the arc chamber can become unsustainable and eventually tends to reduce to unacceptably low levels or become erratic. Ultimately, in worst-case scenarios, the flow may stop completely or be reduced to such an extent that the ion beam becomes unstable and fails, requiring an interruption of the entire implantation process. becomes.

代替的な実施形態では、また蒸発速度を加速させるための1つの実現可能な手段として、液体源Sb含有材料は、準大気圧条件下で維持される貯蔵及び送達容器内に貯蔵されて、アークチャンバ内への約0.1~100sccmの必要な流量を発生させる原因となる気相へと必要な量の源材料を形成するのに十分な、比較的速い速度にて、液体源材料が蒸発することを可能にしてよい。したがって、液体源Sb含有材料は、気相内へと十分な速度にて蒸発して、貯蔵及び送達容器のヘッドスペース内に蒸気を補充し、かつ、アークチャンバ内へと延在する導管に沿って蒸気を補充し、これにより、イオン注入のためのイオン注入器の動作中に、約0.1~100sccmの間のSb含有源材料の気相流量を発生させて維持する。 In an alternative embodiment, and as one possible means to accelerate the evaporation rate, the liquid source Sb-containing material is stored in a storage and delivery vessel maintained under sub-atmospheric conditions and subjected to an arc. The liquid source material evaporates at a relatively high rate sufficient to form the required amount of source material into the gas phase causing the required flow rate into the chamber of about 0.1-100 sccm. It may be possible to Therefore, the liquid source Sb-containing material evaporates into the gas phase at a sufficient rate to replenish the vapor in the headspace of the storage and delivery vessel and along the conduit extending into the arc chamber. to replenish the vapor, thereby generating and maintaining a gas phase flow rate of the Sb-containing source material between about 0.1 and 100 sccm during operation of the ion implanter for ion implantation.

蒸発のための必要な貯蔵条件が発生することを可能にするために、貯蔵及び送達容器は、必要な気相がアークチャンバへと延在する導管内へと流れることを可能にするように、Sb含有源の十分な容積の蒸気が存在し得る、十分なヘッドスペースを伴うように、構成される。具体的には、貯蔵及び送達容器は、少なくとも約1:1、より好ましくは約1:2、最も好ましくは約1:3の液体とヘッドスペースとの容積比を提供するように構成される。加えて、好ましくは、貯蔵及び送達容器内で気相に曝露されるSb含有液体の十分な表面積を利用して、Sb含有材料の対応する気相が導管に沿って流れて、Sb含有蒸気の導管に沿った、かつアークチャンバ内への実質的に安定した流れを生じさせるときに、必要な蒸発が貯蔵及び送達容器のヘッドスペースを補充するのを可能にする。具体的には、気相に曝露される液体の表面積は、好ましくは少なくとも16cm、より好ましくは約50cm以上、最も好ましくは約100cm超である。 In order to allow the necessary storage conditions for vaporization to occur, the storage and delivery vessel is configured to allow the necessary vapor phase to flow into the conduit extending to the arc chamber. It is configured with sufficient headspace in which a sufficient volume of vapor of the Sb-containing source can reside. Specifically, the storage and delivery container is configured to provide a liquid to headspace volume ratio of at least about 1:1, more preferably about 1:2, and most preferably about 1:3. In addition, preferably sufficient surface area of the Sb-containing liquid exposed to the gas phase within the storage and delivery vessel is used to allow the corresponding gas phase of the Sb-containing material to flow along the conduits to produce the Sb-containing vapor. Allowing the necessary evaporation to replenish the headspace of the storage and delivery vessels as it produces a substantially steady flow along the conduit and into the arc chamber. Specifically, the liquid surface area exposed to the gas phase is preferably at least 16 cm 2 , more preferably about 50 cm 2 or more, and most preferably greater than about 100 cm 2 .

Sb含有源材料に関するその他の貯蔵条件は、液体源材料の蒸発速度を許容できないほど低くし得る。例えば、Sb含有液体源材料が大気圧以上の圧力にて貯蔵及び送達容器内に貯蔵される場合、次に、充填操作の際に貯蔵及び送達容器のヘッドスペース内へと不注意に導入され得てきた、空気、N、又はいずれかのその他の不活性及び/又は反応性ガス種の結果として、液体源材料の気相の分圧が不十分であり得る。加えて、このようなシナリオでは、他の汚染物質による気相中のSb含有材料の汚染は、イオン注入プロセスにおける使用に適していない材料を与えることになり、これは、一般的に、大気汚染物質を含む汚染物質のアークチャンバ内への導入を許容することができない。 Other storage conditions for Sb-containing source materials can cause unacceptably low evaporation rates of liquid source materials. For example, if the Sb-containing liquid source material is stored in the storage and delivery container at pressures above atmospheric pressure, it can then be inadvertently introduced into the headspace of the storage and delivery container during the filling operation. The gas phase partial pressure of the liquid source material may be insufficient as a result of air, N 2 , or any other inert and/or reactive gas species introduced into the liquid source material. Additionally, in such scenarios, contamination of the Sb-containing material in the gas phase by other contaminants would render the material unsuitable for use in the ion implantation process, which is generally associated with atmospheric pollution. The introduction of contaminants, including substances, into the arc chamber cannot be tolerated.

別の実施形態では、本発明は、Sb含有材料の気相を、オリゴマーを排除した、又はその量を低減させた実質的にモノマーの形態で容器から流れさせて、アークチャンバ内へのSb含有材料の気相の流れの安定性を確実にすることを目的とする。例えば、貯蔵及び送達容器は、気相内に形成されるオリゴマー(例えば、二量体、三量体、四量体、及び/又は五量体)の数を低減させ、それにより、実質的にモノマーのSb含有材料の気相を形成するための1つの実現可能な手段として、65℃以下まで加熱され得る。別の実施形態では、貯蔵及び送達容器は、実質的にモノマーのSb含有材料の気相を形成するための手段として、50℃以下まで加熱され得る。更に別の実施形態では、貯蔵及び送達容器は、実質的にモノマーのSb含有材料の気相を形成する手段として、40℃以下まで加熱され得る。出願人らは、同じ貯蔵条件下で、気相のSb含有材料のオリゴマーが、実質的にモノマーの気相のSb含有材料の流量よりも低い流量を有し得、許容できない流れの不安定性及び変動をもたらすことを認識した。このようにして、特定の準大気圧及び高温条件の選択は、上に記載したような十分な蒸発に好適な容器構成と組み合わせて、気相のオリゴマーの量を低減させることができる。 In another embodiment, the present invention provides for the Sb loading into the arc chamber by causing the gas phase of the Sb-containing material to flow from the vessel in substantially monomeric form with the elimination of oligomers or a reduced amount thereof. The purpose is to ensure the stability of the gas phase flow of the material. For example, the storage and delivery container reduces the number of oligomers (e.g., dimers, trimers, tetramers, and/or pentamers) formed within the gas phase, thereby substantially One possible means for forming a gas phase of a monomeric Sb-containing material can be heating to 65° C. or less. In another embodiment, the storage and delivery vessel may be heated to 50° C. or less as a means to form a gas phase of the substantially monomeric Sb-containing material. In yet another embodiment, the storage and delivery vessel can be heated to 40° C. or less as a means of forming a vapor phase of the substantially monomeric Sb-containing material. Applicants have found that under the same storage conditions, oligomers of gas phase Sb-containing materials can have flow rates substantially lower than those of monomeric gas phase Sb-containing materials, resulting in unacceptable flow instabilities and Recognize that it brings change. Thus, the selection of specific sub-atmospheric pressure and elevated temperature conditions, combined with vessel configurations suitable for sufficient vaporization as described above, can reduce the amount of oligomers in the vapor phase.

別の実施形態では、Sb含有源材料は、N、He、Ne、Ar、Kr、又はXeなどの不活性ガスを共流動又は順次流動させて、アークチャンバ内へのSb含有源材料の気相の流量の安定性を向上させることができる。代わりに、又はそれに加えて、不活性ガスは、液相のSb含有源材料を通って流れるように、又は貯蔵及び送達容器と相互作用するように構成され得る。 In another embodiment, the Sb-containing source material is co-flowed or sequentially flowed with an inert gas such as N2 , He, Ne, Ar, Kr, or Xe to vaporize the Sb-containing source material into the arc chamber. Phase flow stability can be improved. Alternatively, or in addition, an inert gas may be configured to flow through the liquid phase Sb-containing source material or interact with the storage and delivery vessel.

別の態様では、Sb含有源材料は、本明細書及び全体で約50ppm以下であると定義される、微量の水分を含有しない水分のない環境である、貯蔵及び送達容器内に貯蔵される。水分の存在下で、ハロゲン化されたSb含有化合物が反応して、Sb、H、HF、又はHClを形成し得る。微量の水分を含有しないこのような水分のない環境は、いくつかの技術により貯蔵容器内において達成することができ、そのうちの1つは、所謂「凍結脱気法」のサイクルを実行することを含む。凍結脱気法の1サイクルでは、Sb含有源材料は、Sb含有源材料の蒸気の全てが気相から凝結するように冷却されるが、その一方で、水分及び窒素などのその他の汚染物質は気相中に留まる。Sb含有源材料が凝結するのに十分な時間を与えた後、ポンプを使用して容器のヘッドスペースを排気し、その一方で、実質的に全ての蒸気汚染物質が除去されて、Sb含有材料が容器内に固体、液体、又はこれらの混合物として残るように、容器が冷却され続ける。汚染物質が除去された場合、容器を密閉して、固体、液体、又はこれらの混合物でのSb含有材料を周囲温度まで加熱して、その対応する位相と実質的に平衡状態にある液体を形成する。このようにして、水分及びその他の不純物、特に大気不純物が、貯蔵及び送達容器内へと導入されることを回避する。容器の内部表面のフッ素不動態化が挙げられるがこれらに限定されない、Sb含有材料のための水分のない環境を達成するためのその他の技術を使用してよい。あるいは、Sb含有材料をイオン注入用のアークチャンバに貯蔵及び送達するためのプラスチック容器を用いてよい。 In another aspect, the Sb-containing source material is stored in a storage and delivery container that is a moisture-free environment containing no traces of moisture, defined herein and throughout as less than or equal to about 50 ppm. In the presence of moisture, halogenated Sb-containing compounds can react to form Sb2O3 , H2 , HF, or HCl. Such a moisture-free environment, containing no traces of moisture, can be achieved within the storage container by several techniques, one of which involves performing a so-called "freeze degassing" cycle. include. In one cycle of the freeze degassing process, the Sb-containing source material is cooled such that all of the vapor of the Sb-containing source material condenses out of the gas phase, while other contaminants such as moisture and nitrogen are Remain in the gas phase. After allowing sufficient time for the Sb-containing source material to condense, the headspace of the vessel is evacuated using a pump while substantially all vapor contaminants are removed leaving the Sb-containing material. The container continues to be cooled such that the remains in the container as a solid, liquid, or mixture thereof. When the contaminants have been removed, the vessel is sealed and the Sb-containing material, in solid, liquid, or mixture thereof, is heated to ambient temperature to form a liquid that is substantially in equilibrium with its corresponding phase. do. In this way, it is avoided that moisture and other impurities, especially atmospheric impurities, are introduced into the storage and delivery container. Other techniques for achieving a moisture-free environment for the Sb-containing material may be used, including but not limited to fluorine passivation of the inner surface of the container. Alternatively, a plastic container may be used to store and deliver the Sb-containing material to the arc chamber for ion implantation.

Sbイオン注入中の炭素系堆積物の有害な影響は、好ましくは本発明により回避される。Sb含有源材料は、アークチャンバ内及びイオン源のその他の領域全体にわたる炭素系堆積物の形成を低減又は排除するための、非炭素含有化学式により表される分子である。炭素系堆積物の例としては、C、CF及びCCl化合物が挙げられるが、これらに限定されない。炭素系堆積物は、抽出プレートを含むイオン注入器の種々の構成要素にそって、ウィスカ又はその他の種々の形状の堆積物を形成することにより、イオン源の寿命を低減させ得、炭素系堆積は、イオンビームの形状の歪みを引き起こし得る。代わりに、又はそれに加えて、炭素系堆積物は、基材上に残留粒子として堆積及び蓄積することが可能である。プラズマ中の炭素の存在はまた、プラズマ希釈に自由に利用可能となる炭素含有イオンの形成故に、Sbのビーム電流をも低下させることが可能である。したがって、本発明は、好ましくは、非炭素含有化学式により表されるSb含有源材料を利用する。このようにして、Sb含有源材料における炭素の回避は、関連する有害な影響と共に、アークチャンバに進入する炭素由来堆積物の導入を低減又は排除する。 Detrimental effects of carbon-based deposits during Sb ion implantation are preferably avoided by the present invention. Sb-containing source materials are molecules represented by non-carbon-containing chemical formulas to reduce or eliminate the formation of carbon-based deposits within the arc chamber and throughout other areas of the ion source. Examples of carbon-based deposits include, but are not limited to, C, CF and CCl compounds. Carbon-based deposits can reduce ion source life by forming whiskers or other deposits of various shapes along various components of the ion implanter, including the extraction plate. can cause distortion of the shape of the ion beam. Alternatively, or in addition, carbon-based deposits can deposit and accumulate as residual particles on the substrate. The presence of carbon in the plasma can also reduce the Sb beam current due to the formation of carbon-containing ions that become freely available for plasma dilution. Accordingly, the present invention preferably utilizes Sb-containing source materials represented by non-carbon-containing formulas. In this way, avoidance of carbon in the Sb-containing source material reduces or eliminates the introduction of carbon-derived deposits entering the arc chamber with associated detrimental effects.

好ましい実施形態では、五フッ化アンチモン(SbF)は、イオン注入を実施するためのSb含有源材料である。SbFは、比較的強いルイス酸である腐食液であり、かつ水分と激しく反応して、Sb及びHFを生成し得る。したがって、SbF5源材料は、本明細書及び全体で約50ppm以下であると定義される、微量の水分を含有しない水分のない環境である、準大気圧条件下で貯蔵及び送達容器に貯蔵される。SbFは、アークチャンバに操作可能に接続された貯蔵及び送達容器内に、約10トールの蒸気圧で、摂氏約25にて、液体として維持され得る。 In a preferred embodiment, antimony pentafluoride (SbF 5 ) is the Sb-containing source material for performing ion implantation. SbF5 is a relatively strong Lewis acid etchant and can react violently with moisture to produce Sb2O3 and HF. Thus, the SbF5 source material is stored in a storage and delivery vessel under sub-atmospheric conditions, which is a moisture-free environment containing no traces of moisture, defined herein and throughout to be less than or equal to about 50 ppm. . SbF 5 can be maintained as a liquid at about 25 degrees Celsius with a vapor pressure of about 10 Torr in a storage and delivery vessel operably connected to the arc chamber.

その他の源材料が想到される。例えば、本発明の別の実施形態では、SbClは、イオン注入に好適なアンチモン含有源材料である。SbClは、アークチャンバに操作可能に接続された貯蔵送達容器内に、7.6トールの蒸気圧で、摂氏約25にて、液体として維持され得る。本発明の適用可能な基準によるその他の源材料もまた、本明細書に記載されるように使用されてよい。 Other source materials are envisioned. For example, in another embodiment of the invention, SbCl 5 is a suitable antimony-containing source material for ion implantation. SbCl 5 can be maintained as a liquid at about 25 degrees Celsius with a vapor pressure of 7.6 Torr in a storage delivery vessel operably connected to the arc chamber. Other source materials according to the applicable criteria of the invention may also be used as described herein.

SbFの安定性及びSbイオン注入のための液体系材料の使用のプロセス効果にもかかわらず、本発明者らは、SbF5及びその他のフッ素含有Sb化合物を利用する設計課題のうちの1つにより、化合物中のフッ素の存在が、プラズマ中の過剰なフッ素イオンをもたらし得るということを認識した。フッ素イオンは、所謂「ハロゲンサイクル」を伝搬することができ、ここで、過剰なハロゲンイオンは、一般に、WFxにより表されるタングステンフッ化物種を生成する、カソード上へのタングステンチャンバ壁の腐食を引き起こし得、これは、タングステンを堆積させ得る熱いイオン源フィラメント上へと移動し得る。タングステンの堆積はイオン源の動作電圧を増加させる傾向を有し、ひいてはイオン源が最終的に劣化し得るまで、イオン源フィラメント上へのWの堆積を増加させる。このハロゲンサイクルは、イオン源の寿命を低減させる傾向を有する。 Despite the stability of SbF5 and the process effects of using liquid-based materials for Sb ion implantation, the inventors have encountered one of the design challenges of utilizing SbF5 and other fluorine-containing Sb compounds: , recognized that the presence of fluorine in the compound can lead to excess fluorine ions in the plasma. Fluorine ions can propagate the so-called "halogen cycle", where excess halogen ions generally cause corrosion of the tungsten chamber walls onto the cathode, producing tungsten fluoride species represented by WFx. which can move onto the hot source filament which can deposit tungsten. Tungsten deposition tends to increase the operating voltage of the ion source, which in turn increases W deposition on the source filament until the source can eventually degrade. This halogen cycle tends to reduce the lifetime of the ion source.

ハロゲンサイクルの効果を軽減させるために、本発明により想到されるSbF5又はその他のSb含有源材料、特にフッ素原子又はその他のハロゲンを含有するようなもののいずれかの使用中に、水素含有化合物を組み込むことができる。水素含有化合物は、本発明のSbF5又はその他のSb含有源材料を用いて、水素含有化合物を順次流動又は共流動させることを含む、任意の可能な方法にて、アークチャンバ内へと導入することができる。あるいは、水素含有化合物は、本発明により想到されるSbF5又はその他のSb含有源材料との混合物として貯蔵することができる。好適な水素含有化合物としては、H、CHF、CH、Si、PH、AsH、SiH、GeH、B、CH、NH、又はHS、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。 Incorporating hydrogen-containing compounds during the use of any of the SbF5 or other Sb-containing source materials contemplated by this invention, particularly those containing fluorine atoms or other halogens, to mitigate the effects of the halogen cycle. be able to. Hydrogen-containing compounds are introduced into the arc chamber by any possible method, including sequential or co-flowing of the hydrogen-containing compounds with the SbF5 or other Sb-containing source material of the present invention. can be done. Alternatively, the hydrogen-containing compound can be stored as a mixture with SbF5 or other Sb-containing source materials contemplated by this invention. Suitable hydrogen- containing compounds include H2 , CH3F , CH2F2 , Si2H6 , PH3, AsH3 , SiH4 , GeH4 , B2H6 , CH4 , NH3 , or H 2 S, and any combination thereof.

ハロゲンサイクルを低減させるためにアークチャンバ内へと導入される水素含有化合物の量は、本発明のSb含有源材料に含有され得るフッ素又はその他のハロゲンの有害な影響を中和又は除去することが可能な有効量であるべきである。SbF5を利用する場合、水素含有化合物の有効量は、好ましくは、ハロゲンサイクルの有害な影響を軽減するために十分な量の水素原子を提供するために、SbF5と水素含有化合物との組成物全体の少なくとも約20容積%である。用語「有効量」とは、本明細書及び全体で使用される場合、Sbイオン種のイオン注入の具体的な配合中に、ハロゲンサイクル、ないしは別の方法の結果として存在し得る、フッ素又はその他のハロゲンイオンの有害な影響の中和又は除去などの所定の目標を達成するための、水素含有化合物などの特定の材料の必要量を意味する。一実施例では、ハロゲンサイクルを軽減させるために必要な水素含有化合物の容積%は、アークチャンバ内に形成された、SbF5と水素含有化合物との得られた組成混合物の約50容積%であり得る。有効量の水素含有化合物が、SbF5と水素含有化合物との総組成物の約50容積%超であり得ると理解すべきである。 The amount of hydrogen-containing compound introduced into the arc chamber to reduce the halogen cycle can neutralize or eliminate the detrimental effects of fluorine or other halogens that may be contained in the Sb-containing source materials of the present invention. It should be as effective an amount as possible. When utilizing SbF5, the effective amount of the hydrogen-containing compound is preferably the total composition of SbF5 and the hydrogen-containing compound to provide a sufficient amount of hydrogen atoms to mitigate the detrimental effects of the halogen cycle. is at least about 20% by volume of the The term "effective amount," as used herein and throughout, refers to fluorine or other means the required amount of a particular material, such as a hydrogen-containing compound, to achieve a given goal, such as neutralization or elimination of the detrimental effects of halogen ions of . In one example, the volume percent of hydrogen-containing compound required to mitigate the halogen cycle can be about 50 volume percent of the resulting compositional mixture of SbF5 and hydrogen-containing compound formed in the arc chamber. . It should be understood that an effective amount of hydrogen-containing compound can be greater than about 50% by volume of the total composition of SbF5 and hydrogen-containing compound.

本明細書で定義される適用可能な基準を満たす、本発明の想到された液体源材料を使用することによる、本発明における固体Sb含有源の回避は、いくつかのプロセス効果を含む。例えば、本発明のSb含有源材料を使用する場合、固体Sb含有源を適切に揮発させて、導管に沿ったその凝結及び堆積を防止し、かつイオン注入システムのラインを流すために典型的に必要とされる過剰な加熱を低減させる、又は全体的に回避する。少なくとも、従来のSb含有固体源は、貯蔵及び送達容器とアークチャンバとの間に延在する導管を加熱し、蒸発しているがイオン注入中に凝結の影響を受けやすいSb含有固体源の凝結を防止することが、必要となる。これに対して、本発明は、導管を熱トレースする必要性の量を低減する、又は導管を熱トレースする必要性を排除する。本発明はまた、本発明のSb含有材料が、チャンバ壁及び/又はイオン源フィラメント上に堆積及び蓄積する危険性を低減又は排除する。このような温度上昇過大の回避はまた、Sbイオン注入プロセスの制御を困難にし得る、分解及び副反応の傾向を低減又は排除する。 The avoidance of solid Sb-containing sources in the present invention by using the contemplated liquid source materials of the present invention that meet the applicable criteria defined herein involves several process effects. For example, when using the Sb-containing source materials of the present invention, typically a Reduce or avoid altogether the excessive heating required. At a minimum, conventional Sb-containing solids sources heat the conduit extending between the storage and delivery vessel and the arc chamber, causing condensation of the vaporizing but condensation-sensitive Sb-containing solids source during ion implantation. It is necessary to prevent In contrast, the present invention reduces the amount or eliminates the need to heat trace the conduit. The present invention also reduces or eliminates the risk of Sb-containing materials of the present invention depositing and accumulating on chamber walls and/or ion source filaments. Avoiding such excessive temperature increases also reduces or eliminates the tendency for decomposition and side reactions that can make the Sb ion implantation process difficult to control.

加えて、他のSb源、特にSb含有固体源を用いたより高い温度の必要性は、制御弁の使用を制限し、それにより、流量調整を困難にする。本発明では、高温の回避は、制御弁を使用して、本明細書で言及される所望の流量の蒸気流を制御することを可能にして、イオン注入器の安定した、かつ制御された動作を可能にする。一実施形態では、本発明での制御された流量は、注入器を、少なくとも約50時間のイオン源寿命にわたって少なくとも約10マイクロアンペアのビーム電流で作動するが、その一方で、約1グリッチ/分未満のグリッチ速度を受けることを可能にする。 Additionally, the need for higher temperatures with other Sb sources, particularly Sb-containing solid sources, limits the use of control valves, thereby making flow regulation difficult. In the present invention, avoidance of high temperatures allows control valves to be used to control vapor flow at the desired rate referred to herein, resulting in stable and controlled operation of the ion implanter. enable In one embodiment, the controlled flow rate of the present invention operates the implanter at a beam current of at least about 10 microamps for an ion source lifetime of at least about 50 hours, while at about 1 glitch/minute. Allows to receive glitch speeds less than

更に、本発明は、キャリアガス又は反応ガスの必要性を低減又は排除する。これに対して、以前は、例として、固体Sb含有源がアークチャンバにごく近接した表面上にメッキされ、それにより、固体Sb含有源を蒸発させるために表面を昇温して加熱する必要がある場合に、キャリアガス又は反応性ガスが供給されてきた。キャリアガス又は反応性ガスは、次に、蒸発したSb含有源をアークチャンバ内へと方向付ける。 Additionally, the present invention reduces or eliminates the need for carrier or reactant gases. In contrast, previously, as an example, a solid Sb-containing source was plated on a surface in close proximity to the arc chamber, thereby requiring elevated heating of the surface to evaporate the solid Sb-containing source. In some cases, carrier gases or reactive gases have been supplied. A carrier gas or reactive gas then directs the vaporized Sb-containing source into the arc chamber.

図1を参照すると、本発明の原理による代表的なビームラインイオン注入機器が示されている。ビームラインイオン注入システムは、イオン注入プロセスを実施するために使用される。ビームラインイオン注入システムの構成要素が、図1に示されている。Sb含有液体源料材料101は、適切な蒸気圧を有するように、本発明の原理によって選択される。Sb含有源材料101は、図1にて示すように、ガスボックス100内に配置される貯蔵及び送達容器内に貯蔵される。Sb含有液体源材料101は、本明細書で約50ppm以下として定義される、微量の水分を含有しない水分のない環境で貯蔵される。Sb含有液体源材料101は、非炭素含有式により、更に表される。好ましい実施形態では、Sb含有液体源材料101はSbF5である。あるいは、Sb含有液体源材料101はSbCl5である。1つ以上の水素含有化合物は、所望により、ガスボックス100内に含まれてよく、かつハロゲン(例えば、SbF5又はSbCl5)を含むSb含有材料が利用される場合に、ハロゲンサイクルの効果を軽減させるために、有効量にてアークチャンバ103内へと流れてよい。 Referring to FIG. 1, a representative beamline ion implanter in accordance with the principles of the present invention is shown. Beam-line ion implantation systems are used to perform ion implantation processes. The components of a beamline ion implantation system are shown in FIG. The Sb-containing liquid source material 101 is selected in accordance with the principles of the present invention to have a suitable vapor pressure. Sb-containing source material 101 is stored in a storage and delivery vessel located within gas box 100, as shown in FIG. The Sb-containing liquid source material 101 is stored in a moisture-free environment containing no traces of moisture, defined herein as less than or equal to about 50 ppm. The Sb-containing liquid source material 101 is further represented by a non-carbon-containing formula. In a preferred embodiment, the Sb-containing liquid source material 101 is SbF5. Alternatively, the Sb-containing liquid source material 101 is SbCl5. One or more hydrogen-containing compounds may optionally be included in gas box 100 and mitigate the effects of the halogen cycle when Sb-containing materials containing halogens (e.g., SbF5 or SbCl5) are utilized. may flow into the arc chamber 103 in an effective amount for this purpose.

Sb含有液体源料材料101は、貯蔵及び送達容器のヘッドスペースを占有する対応する気相と実質的に平衡状態にある液相にて、貯蔵される。Sb含有源材料101の蒸気圧は、ガスボックス100とイオン源チャンバ103との間のラインの加熱量を低減又は排除するのに十分であり、それにより、上記のプロセスの制御安定性を可能にする。Sb含有液体材料101の気相は、ガスボックス100の下流の減圧条件に応じて、気相内で、実質的に連続的かつ適切な流量にて流れるように、構成される。蒸気は、貯蔵及び送達容器のヘッドスペースから出て、導管内へと流れ、次に、それに沿ってイオン源チャンバ103に向かって流れる。ガスボックス100における貯蔵及び送達容器内のSb含有源材料の蒸気圧は、導管に沿った、アークチャンバ103内へのSb含有源材料の気相の安定した流れを可能にするのに十分である。Sb含有液体材料101の気相は、イオン源チャンバ103内へと導入され、材料101のイオン化が発生する。エネルギーをチャンバ103内へと導入して、Sb含有蒸気をイオン化する。1つ以上の質量流量制御装置及び対応する弁を含み得る流量制御装置102を使用して、所定値にて気相の流量を制御する。従来の固体含有Sb源で典型的に必要とされるような過剰な温度は、図1のプロセスにて回避され、それにより、本明細書で言及される所望の流量にて蒸気流を制御して、イオン注入器の安定した、かつ制御された操作を可能にするために、制御弁の使用を可能にする。Sb含有材料のイオン化は、種々のアンチモンイオンを生じさせ得る。イオンビーム抽出システム104を使用して、イオン源チャンバ103から、所望のエネルギーのイオンビームの形態にて、アンチモンイオンを抽出する。抽出は、引き出し電極全体にわたって高電圧を印加することによって実行することができる。質量分析器/フィルタ105を介してビームを運搬し、注入されるSbイオン種を選択する。イオンビームは、次に、加速/減速106して、ワークピース108内へとイオンを注入するための、終了ステーション107に位置付けられた標的ワークピース108(即ち、基材)の表面へと運搬され得る。ワークピースは、例えば、イオン注入を必要とする半導体ウエハ又は類似する標的物体とすることができる。ビームのSbイオンは、ワークピースの表面に衝突して特定の深さで貫通し、所望の電気的及び物理的特性を伴うドープ域を形成する。 The Sb-containing liquid source material 101 is stored in a liquid phase that is substantially in equilibrium with the corresponding gas phase that occupies the headspace of the storage and delivery vessel. The vapor pressure of the Sb-containing source material 101 is sufficient to reduce or eliminate the amount of heating in the line between the gas box 100 and the ion source chamber 103, thereby allowing control stability of the above process. do. The gas phase of the Sb-containing liquid material 101 is configured to flow substantially continuously and at a suitable flow rate within the gas phase depending on the vacuum conditions downstream of the gas box 100 . Vapor exits the headspace of the storage and delivery container and flows into the conduit and therealong to the ion source chamber 103 . The vapor pressure of the Sb-containing source material in the storage and delivery vessels in the gas box 100 is sufficient to allow a steady gas phase flow of the Sb-containing source material into the arc chamber 103 along the conduit. . The vapor phase of Sb-containing liquid material 101 is introduced into ion source chamber 103 and ionization of material 101 occurs. Energy is introduced into chamber 103 to ionize the Sb-containing vapor. A flow controller 102, which may include one or more mass flow controllers and corresponding valves, is used to control the gas phase flow rate at a predetermined value. Excessive temperatures, such as typically required in conventional solid-containing Sb sources, are avoided in the process of FIG. 1, thereby controlling vapor flow at the desired flow rates referred to herein. This allows the use of control valves to allow stable and controlled operation of the ion implanter. Ionization of Sb-containing materials can produce various antimony ions. An ion beam extraction system 104 is used to extract antimony ions from the ion source chamber 103 in the form of an ion beam of desired energy. Extraction can be performed by applying a high voltage across the extraction electrodes. Carry the beam through a mass analyzer/filter 105 to select the Sb ion species to be implanted. The ion beam is then accelerated/decelerated 106 and transported to the surface of a target workpiece 108 (ie, substrate) positioned at an end station 107 for implanting ions into the workpiece 108 . obtain. The workpiece can be, for example, a semiconductor wafer or similar target object requiring ion implantation. The Sb ions of the beam impinge on the surface of the workpiece and penetrate to a specific depth to form a doped region with desired electrical and physical properties.

本発明の新規Sb含有材料は、その他のイオン注入システムと共に利用することができる、と理解すべきである。例えば、図2にて示すように、プラズマ浸漬イオン注入(PIII)システムもまた、Sbイオンを注入するために利用されてよい。このようなシステムは、ビームラインイオン注入機器100と同様の構成であるガスボックス200を含む。PIIIシステムの操作は、図1のビームラインイオン注入システムの操作と類似している。図2を参照すると、本発明のSb含有液体源材料の気相は、流量制御装置202により、供給源201からプラズマチャンバ203内へと導入される。供給源201は、貯蔵及び送達容器のヘッドスペースを占有する、対応する気相と実質的に平衡状態でSb含有材料の液相を貯蔵するように構成された、貯蔵及び送達容器を表す。Sb含有液体源材料201は、本明細書で約50ppm以下として定義される、微量の水分を含有しない水分のない環境で貯蔵される。Sb含有液体源材料101は、非炭素含有式により、更に表される。好ましい実施形態では、Sb含有源材料101はSbF5である。あるいは、Sb含有源材料101はSbCl5である。 It should be understood that the novel Sb-containing materials of the present invention can be utilized with other ion implantation systems. For example, as shown in FIG. 2, a plasma immersion ion implantation (PIII) system may also be utilized to implant Sb ions. Such a system includes a gas box 200 that is similar in construction to beamline ion implanter 100 . Operation of the PIII system is similar to operation of the beamline ion implantation system of FIG. Referring to FIG. 2, the vapor phase of the Sb-containing liquid source material of the present invention is introduced from source 201 into plasma chamber 203 by flow controller 202 . Source 201 represents a storage and delivery vessel configured to store a liquid phase of Sb-containing material in substantial equilibrium with a corresponding gas phase occupying the headspace of the storage and delivery vessel. The Sb-containing liquid source material 201 is stored in a moisture-free environment containing no traces of moisture, defined herein as less than or equal to about 50 ppm. The Sb-containing liquid source material 101 is further represented by a non-carbon-containing formula. In a preferred embodiment, the Sb-containing source material 101 is SbF5. Alternatively, the Sb-containing source material 101 is SbCl5.

Sb含有源材料201の蒸気圧は、ガスボックス200とプラズマチャンバ203との間のラインの加熱量を低減又は排除するのに十分であり、それにより、上記のプロセスの制御安定性を可能にする。Sb含有液体源材料201の気相は、ガスボックス200の下流の減圧条件に応じて、気相内で、実質的に連続的かつ適切な流量にて流れるように、構成される。気相は、貯蔵及び送達容器のヘッドスペースから出て、導管内へと流れ、次に、それに沿ってプラズマチャンバ203に向かって流れる。ガスボックス200における貯蔵及び送達容器内のSb含有源材料の蒸気圧は、導管に沿った、アークチャンバ203内へのSb含有源材料の気相の安定した流れを可能にするのに十分である。Sb含有液体材料の気相がイオン源チャンバ203内へと導入される際、エネルギーがその後に提供されて、Sb含有蒸気をイオン化し、かつSbイオンを生成する。プラズマ中に存在するSbイオンは、標的ワークピース204に向かって加速される。1つ以上の水素含有化合物は、所望により、ガスボックス200内に含まれてよく、かつハロゲン(例えば、SbF5又はSbCl5)を含むSb含有材料が利用される場合に、ハロゲンサイクルの効果を軽減させるために、有効量にてプラズマチャンバ203内へと流れてよいと理解すべきである。 The vapor pressure of the Sb-containing source material 201 is sufficient to reduce or eliminate the amount of heating in the line between gas box 200 and plasma chamber 203, thereby allowing control stability of the above process. . The gas phase of the Sb-containing liquid source material 201 is configured to flow substantially continuously and at a suitable flow rate within the gas phase depending on the vacuum conditions downstream of the gas box 200 . The gas phase exits the headspace of the storage and delivery vessel and flows into the conduit and therealong to the plasma chamber 203 . The vapor pressure of the Sb-containing source material within the storage and delivery vessels in the gas box 200 is sufficient to allow a steady gas phase flow of the Sb-containing source material into the arc chamber 203 along the conduit. . As the vapor phase of the Sb-containing liquid material is introduced into the ion source chamber 203, energy is subsequently provided to ionize the Sb-containing vapor and produce Sb ions. Sb ions present in the plasma are accelerated toward the target workpiece 204 . One or more hydrogen-containing compounds may optionally be included in gas box 200 and mitigate the effects of the halogen cycle when Sb-containing materials containing halogens (e.g., SbF5 or SbCl5) are utilized. It should be understood that it may flow into the plasma chamber 203 in an effective amount for this purpose.

本発明の別の態様では、本明細書に開示されるSb含有源材料のための貯蔵及び送達容器が、図3に示されるように提供される。この貯蔵及び送達容器は、本発明のSb含有源材料の安全なパッケージング及び送達を可能にする。本発明のSb含有源材料は、容器300内に収容される。容器300は入口ポート310を備え、所望のSb含有源材料で容器300を充填することを可能にする。このポートはまた、所望のSbドーパント材料を充填する前に、容器300の内部を不活性ガスにてパージし、かつ容器300を排気するために使用することもできる。一実施例では、凍結ポンプ解凍のサイクルは、容器300を利用して実行して、約50ppm以下の、微量の水分を含有しない水分のない環境を生じさせることができる。 In another aspect of the invention, a storage and delivery container for the Sb-containing source material disclosed herein is provided as shown in FIG. This storage and delivery container allows safe packaging and delivery of the Sb-containing source material of the present invention. The Sb-containing source material of the present invention is contained within container 300 . Vessel 300 includes an inlet port 310 to allow filling of vessel 300 with a desired Sb-containing source material. This port can also be used to purge the interior of vessel 300 with an inert gas and to evacuate vessel 300 prior to filling the desired Sb dopant material. In one example, a freeze-pump-thaw cycle can be performed utilizing the container 300 to create a moisture-free environment that does not contain traces of moisture of about 50 ppm or less.

出口ポート320は、容器300のヘッドスペースからSb含有材料の気相を回収するために提供される。真空作動逆止め弁330は、シリンダ300の下流に生じる準大気圧条件に応答して、Sb含有材料の制御された流量を分配する出口ポートの上流に設けられている。本真空作動逆止め弁330は、本発明の種々のSb含有材料を取り扱う間の安全性を強化する。弁321が大気圧に開放されている場合、逆止め弁330は、容器300内の任意の空気又はその他の汚染物質の導入を防止し、したがって、容器300のヘッドスペースを占有する気相のSb含有材料の、汚染リスク及び分圧の低減の両方を軽減する。このようにして、その貯蔵、送達、及び使用の間、安全な方法で、Sb含有材料の高純度レベルを維持することができ、それにより、イオン注入の間、Sb含有源材料の回収された気相が適切な蒸気圧を維持して、必要な流量を発生させることができる。逆止め弁330は、容器300の外側に位置し得る(事例I)。あるいは、逆止め弁330は、容器300の内側に位置し得る(事例II)。容器300は、排出流路と流体連通しており、逆止め弁330は、排出流路に沿って達成された準大気圧条件に応答して、容器300の内部容積からの、Sb含有源材料の制御された流れを可能にするように、作動する。 An exit port 320 is provided for withdrawing the gas phase of the Sb-containing material from the headspace of vessel 300 . A vacuum-operated check valve 330 is provided upstream of the outlet port to dispense a controlled flow of Sb-containing material in response to sub-atmospheric conditions occurring downstream of cylinder 300 . The present vacuum-operated check valve 330 enhances safety while handling the various Sb-containing materials of the present invention. When valve 321 is open to atmospheric pressure, check valve 330 prevents the introduction of any air or other contaminants within vessel 300, thus allowing gas phase Sb to occupy the headspace of vessel 300. It reduces both the contamination risk and the partial pressure reduction of the contained material. In this way, a high purity level of the Sb-containing material can be maintained in a safe manner during its storage, delivery and use, thereby allowing the recovery of the Sb-containing source material during ion implantation. The gas phase can maintain the proper vapor pressure to generate the required flow rate. Check valve 330 may be located outside container 300 (Case I). Alternatively, check valve 330 may be located inside container 300 (Case II). Vessel 300 is in fluid communication with the exhaust flow path, and check valve 330 is responsive to sub-atmospheric pressure conditions established along the exhaust path to remove Sb-containing source material from the interior volume of vessel 300. operates to allow a controlled flow of

容器300は、準大気圧条件下で、Sb含有材料を少なくとも部分的気相にて保持するためのシリンダであってよい。Sb含有材料は、その内部の準大気圧条件にて貯蔵される。Sb含有材料は、化学的に安定したままであり、かつシリンダ300の内部内で分解を受けない。Sb含有材料は、好ましくは、周囲温度(20~25℃)にて、液体として貯蔵される。一実施形態では、蒸気圧は約1トール超である。別の実施形態では、蒸気圧は、約3トール超、またより好ましくは約5トール超である。 Vessel 300 may be a cylinder for holding the Sb-containing material in at least a partial gas phase under sub-atmospheric conditions. The Sb-containing material is stored under sub-atmospheric conditions therein. The Sb-containing material remains chemically stable and does not undergo decomposition within the cylinder 300 interior. The Sb-containing material is preferably stored as a liquid at ambient temperature (20-25°C). In one embodiment, the vapor pressure is greater than about 1 Torr. In another embodiment, the vapor pressure is greater than about 3 Torr, and more preferably greater than about 5 Torr.

シリンダ300は、好ましくは、シリンダ300と機械的に連通する二重ポート弁アセンブリを含む。二重ポート弁は図4に示され、かつ注入ポート弁及び排出ポート弁を備え、注入ポート弁は、その内部にSb含有ドーパント材料を導入するために、シリンダの内部と流体連通している。排出ポート弁は、シリンダの内部からの外部へと延在する流れ排出経路と流体連通して、そこからアンチモン含有ドーパント材料を排出する。逆止め弁330は、流れ排出経路に沿って配置され、逆止め弁は、シリンダの外部の準大気圧条件に応答して閉鎖位置から開放位置へと移動するように構成される。 Cylinder 300 preferably includes a dual port valve assembly in mechanical communication with cylinder 300 . A dual port valve is shown in FIG. 4 and comprises an injection port valve and an exhaust port valve, the injection port valve being in fluid communication with the interior of the cylinder for introducing the Sb-containing dopant material therein. The exhaust port valve is in fluid communication with a flow exhaust path extending from the interior of the cylinder to the exterior to exhaust the antimony-containing dopant material therefrom. A check valve 330 is disposed along the flow exhaust path, the check valve configured to move from a closed position to an open position in response to sub-atmospheric conditions outside the cylinder.

その他の貯蔵容器が想到される。例えば、代替的な実施形態では、アンチモン含有ドーパント材料は、吸着材系の送達システムから貯蔵及び分配されてよい。炭素系吸収材又は金属有機フレームワークを含むがこれらに限定されない、種々の好適な吸着材が想到される。 Other storage containers are envisioned. For example, in an alternative embodiment, an antimony-containing dopant material may be stored and dispensed from an adsorbent-based delivery system. A variety of suitable adsorbents are contemplated, including but not limited to carbon-based adsorbents or metal-organic frameworks.

更に別の実施形態では、Praxair(Danbury,CT)により市販されており、米国特許第5,937,895号、同第6,045,115号、同第6,007,609号、同第7,708,028号、及び同第7,905,247号、並びに米国特許公開第2016/0258537号(それら全てが、全体として本明細書に参考として組み込まれる)に開示されている、UpTime(登録商標)送達装置が本明細書にて用い、Sbイオン注入のための、容器300からイオン機器への、Sb含有源材料の気相の制御された流量を、安全に送達してよい。UpTime(登録商標)送達装置の真空作動式逆止め弁は、周囲環境にて存在し得る大気圧における空気及びその他のガスの汚染が、容器内に浸潤し、Sb含有前駆体材料を汚染し、その部分圧を低下させることから防止する役割を果たす。 In yet another embodiment, commercially available from Praxair (Danbury, Conn.), U.S. Patent Nos. 5,937,895; 6,045,115; , 708,028, and 7,905,247, and U.S. Patent Publication No. 2016/0258537, all of which are incorporated herein by reference in their entirety. ™ delivery device may be used herein to safely deliver a controlled flow rate of the gas phase of the Sb-containing source material from the vessel 300 to the ion device for Sb ion implantation. The vacuum actuated check valve of the UpTime® delivery device prevents air and other gas contamination at atmospheric pressure that may be present in the ambient environment from seeping into the container and contaminating the Sb-containing precursor material; It serves to prevent the partial pressure from decreasing.

その他の好適な準大気圧式送達装置としては、種々の配置にて、圧力調整器、逆止め弁、過流防止弁、及び流れ制限オリフィスを含んでよい。例えば、2つの圧力調整器をシリンダ内に直列に配置して、容器内の気相中のSb含有源材料のシリンダ圧を、流体排出ラインに沿って収容された下流質量流量制御装置に許容可能な所定の圧力まで下方調整してよい。 Other suitable sub-atmospheric delivery devices may include pressure regulators, check valves, excess flow valves, and flow restriction orifices in various arrangements. For example, two pressure regulators can be placed in series in the cylinder to allow the cylinder pressure of the Sb-bearing source material in the gas phase within the vessel to a downstream mass flow controller housed along the fluid discharge line. may be adjusted downward to a predetermined pressure.

容器又はシリンダ300は、その想到される変形形態と共に、ビームラインイオン注入システム(図1)と組み合わせて構成されてよく、それにより、容器又はシリンダ300は、その間に延在するフローライン又は導管のネットワークにより、当該システムに操作可能に接続される。有利には、導管は、好ましくは、従来のSb含有源と比較して、排除又は低減された量の熱トレースにより特徴付けられる。 Vessel or cylinder 300, along with its contemplated variations, may be configured in combination with a beam-line ion implantation system (FIG. 1), whereby vessel or cylinder 300 may be configured with flow lines or conduits extending therebetween. A network is operably connected to the system. Advantageously, the conduit is preferably characterized by an eliminated or reduced amount of heat tracing compared to conventional Sb-containing sources.

あるいは容器又はシリンダ300は、その想到される変形形態と共に、プラズマ浸漬注入システム(図2)と組み合わせて構成されてよく、それにより、容器又はシリンダ300は、その間に延在するフローライン又は導管のネットワークにより、当該プラズマ浸漬システムに操作可能に接続される。有利には、導管は、好ましくは、従来のSb含有源と比較して、排除又は低減された量の熱トレースにより特徴付けられる。 Alternatively, the vessel or cylinder 300, along with its contemplated variations, may be configured in combination with a plasma immersion injection system (FIG. 2), whereby the vessel or cylinder 300 is configured with flow lines or conduits extending therebetween. A network is operably connected to the plasma immersion system. Advantageously, the conduit is preferably characterized by an eliminated or reduced amount of heat tracing compared to conventional Sb-containing sources.

本発明の多数の利点が、想到される。例えば、Sbイオン注入を目的とした、Sb含有気相の送達用の、本発明の液体系Sb含有前駆体の利用、続いて、異なるガス状ドーパント源への切り替えは、一般に、Sbイオン注入のための固体系Sb含有前駆体を利用する場合と比較して、必要とされる時間がより少ない。具体的には、固体Sb含有源と比較して、Sb含有気相の送達のための本発明の液体系Sb含有前駆体の利用は、イオン注入のための異なるドーパント種に切り替えるために必要とされる始動時間を短縮し、それにより、注入器にとってより大きいウエハスループットをもたらす。一実施例として、それぞれのイオン種を注入するための源材料として固体ヒ素(As)又は固体リン(P)を流す注入器は、イオンビームを調整するために約30分を必要とすると予測され得るが、一方で、ガス状のAsH又はガス状のPH源材料の使用は、一般に、そのイオンビームを調整するために約4分のみを必要とすることが予測され得る。本明細書及び全体で使用される場合、用語「調整する」又は「調整」は、特定のビーム電流及びサイズを有する標的イオン種のみのビームを生成するプロセスを意味する。比較すると、固体Sb含有源材料に関して、アークチャンバ内への質量流量は、昇華に必要な蒸発器温度により制御され、Sb含有源は、アークチャンバへの送達に先立って、固体源が気相へと十分に加熱されることを確実にするために貯蔵される。固体Sb含有源材料をその気相へと加熱する時間、ビームを調整する時間、続いてイオン注入プロセスの完了時に固体Sb含有源を冷却する時間を考慮すると、別のドーパント種へと切り替えるために約30~90分の合計時間が発生し得る一方で、Sb含有液体前駆体から誘導されるガス状ドーパント源の送達は、約5~10分の持続時間を必要とし得る。正味の結果は、本発明によるスループットの有意な増加であり得る。 A number of advantages of the present invention are envisioned. Utilization of the liquid-based Sb-containing precursors of the present invention for delivery of a Sb-containing gas phase, for example for Sb ion implantation, followed by switching to a different gaseous dopant source is generally used for Sb ion implantation. Less time is required compared to using a solid-based Sb-containing precursor for . Specifically, utilization of the liquid-based Sb-containing precursors of the present invention for delivery of Sb-containing gas phases compared to solid Sb-containing sources is required to switch to different dopant species for ion implantation. reduces the required start-up time, thereby resulting in greater wafer throughput for the implanter. As an example, an implanter running solid arsenic (As) or solid phosphorous (P) as the source material for implanting the respective ion species is expected to require about 30 minutes to adjust the ion beam. On the other hand, use of gaseous AsH3 or gaseous PH3 source materials can generally be expected to require only about 4 minutes to adjust the ion beam. As used herein and throughout, the terms "conditioning" or "conditioning" refer to the process of producing a beam of only target ion species with a particular beam current and size. By comparison, for solid Sb-containing source materials, the mass flow rate into the arc chamber is controlled by the vaporizer temperature required for sublimation, and the Sb-containing source requires that the solid source be converted to the gas phase prior to delivery to the arc chamber. and stored to ensure that it is sufficiently heated. Considering the time to heat the solid Sb-containing source material to its gas phase, the time to condition the beam, and then the time to cool down the solid Sb-containing source upon completion of the ion implantation process, it is possible to switch to another dopant species. A total time of about 30-90 minutes can occur, while delivery of a gaseous dopant source derived from a Sb-containing liquid precursor can require a duration of about 5-10 minutes. The net result can be a significant increase in throughput with the present invention.

追加で、本発明の液体系Sb含有前駆体は、追加の加熱を必要とせずに、その他のドーパント源と同じガスボックス内に(例えば、図1及び図2に示すように)配置させることができる。対照的に、Sb含有固体源は、Sb含有蒸気が再凝結しないことを確実にする目的のために、アークチャンバへと延在する導管に沿って位置付けられた別個の蒸発器を必要とし、これは、利用可能であり得るよりもより大きい空間を必要とし、また更に、イオン注入プロセスに複雑さ及び費用を追加する。 Additionally, the liquid-based Sb-containing precursors of the present invention can be placed in the same gas box (e.g., as shown in Figures 1 and 2) with other dopant sources without the need for additional heating. can. In contrast, Sb-containing solid sources require a separate evaporator positioned along a conduit extending into the arc chamber for the purpose of ensuring that the Sb-containing vapor does not recondense, which requires more space than may be available and further adds complexity and cost to the ion implantation process.

見てとれるように、本発明は、それらの低い蒸気圧及び限られた熱安定性故に、アークチャンバ内へと一貫して送達することが困難であるSb含有固体源を含む、イオン注入のための、従来のSb含有源のための、実現可能な解決策を提供する。 As can be seen, the present invention is useful for ion implantation, including Sb-containing solid sources, which are difficult to consistently deliver into arc chambers due to their low vapor pressure and limited thermal stability. , provides a feasible solution for conventional Sb-containing sources.

本発明の特定の実施形態とみなされるものを示し、記載してきたが、当然ながら、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態又は詳細の様々な修正及び変更を容易に行うことができることが理解されるであろう。したがって、本発明は、本明細書において示され、説明される正確な形態及び詳細に限定されず、本明細書において開示され、以下に特許請求される本発明の全範囲に満たないいかなるものにも限定されないことを意図する。
本発明に関連して、以下の内容を更に開示する。
[1]
アンチモン含有イオンを注入してn型電子デバイス構造を生じさせるためのイオン注入に好適な組成物であって、
アンチモン含有材料であって、前記アンチモン含有材料が、周囲温度にて化学的に安定しており、かつ準大気圧下で、液相の貯蔵条件下で維持され、更に、前記貯蔵条件が、微量の水分の欠如を特徴とする、アンチモン含有材料を含み、
前記アンチモン含有材料が、非炭素含有化学式によって表され、
前記液相の前記アンチモン含有材料が、下流の真空圧力条件に応答して十分な蒸気圧を及ぼすように適合された、対応する気相と実質的な平衡状態にある液相である、組成物。
[2]
水素含有化合物を更に含み、更に、前記水素含有化合物が、ハロゲンサイクルを軽減するための有効量である、[1]に記載の組成物。
[3]
前記アンチモン含有材料が、SbF である、[1]に記載の組成物。
[4]
前記Sb含有ドーパント材料が、約50ppm以下の水分を含む、[1]に記載の組成物。
[5]
前記Sb含有材料が、SbF であり、前記SbF が、約10トールの蒸気圧で、摂氏約25にて、液体として維持される、[1]に記載の組成物。
[6]
アンチモンイオンを注入してn型電子デバイス構造を生じさせるためのイオン注入に好適な組成物のための準大気圧貯蔵及び送達容器であって、
アンチモン含有材料であって、前記アンチモン含有材料が、周囲温度にて化学的に安定している、アンチモン含有材料を含み、
前記アンチモン含有材料が、非炭素含有化学式によって表され、
前記微量の水分の欠如を特徴とする水分なしの環境によって少なくとも部分的に定義される貯蔵及び送達容器であって、前記貯蔵及び送達容器が、準大気圧条件下で液相の前記アンチモン含有材料を保持するように構成され、それにより、前記液相が、前記貯蔵及び送達容器のヘッドスペースを占有する、対応する気相と実質的な平衡状態である、貯蔵及び送達容器を備える、準大気圧貯蔵及び送達容器。
[7]
前記貯蔵及び送達容器と機械的に連通する二重ポート弁アセンブリを更に備え、前記二重ポート弁が、注入ポート弁と、排出ポート弁と、を備え、前記注入ポート弁が、その内部に前記アンチモン含有材料を導入するために、前記貯蔵及び送達容器の内部と流体連通しており、前記排出ポート弁が、前記貯蔵及び送達容器の内部から外部へと延在する流れ排出経路と流体連通して、そこから前記アンチモン含有材料の前記対応する気相を排出する、[6]に記載の準大気貯蔵及び送達システム。
[8]
前記アンチモン含有材料が、約760トール以下の蒸気圧を有する約20~25℃の液体として貯蔵される、[1]に記載の準大気圧貯蔵及び送達容器。
[9]
前記流れ排出経路に沿って逆止め弁を更に備え、更に、前記貯蔵及び送達容器が、約760トール以下の下流側圧力に応答して、前記アンチモン含有材料の前記対応する気相を前記貯蔵及び送達容器の前記ヘッドスペースから分配するように構成される、[6]に記載の準大気圧貯蔵及び送達容器。
[10]
単一の供給源の一部として前記アンチモン含有材料と混合される、又はキットの一部として別体の容器内に貯蔵される、水素含有化合物を更に含む、[6]に記載の準大気圧貯蔵及び送達容器。
[11]
Sb含有イオンを注入するためのイオン源を操作する方法であって、
少なくとも約0.1sccm以上の流量で気相のアンチモン含有材料をアークチャンバ内へ導入することと、
前記組成物をイオン化して、前記アークチャンバ内にSb含有イオンを生成することと、
前記Sb含有イオンを基材内に注入することと、を含む、方法。
[12]
前記グリッチ速度が、約50時間のイオン源寿命にわたって1分当たり約1グリッチ以下である、請求項11に記載の方法。
[13]
有効量の水素含有化合物を前記アークチャンバ内に導入することを更に含む、[11]に記載の方法。
[14]
前記気相で貯蔵されているときの前記アンチモン含有組成物が、前記気相の加熱のない状態で前記アークチャンバに提供される、[11]に記載の方法。
[15]
前記イオン源を操作する前記方法の間に、前記アンチモン含有組成物の蒸発速度を維持して、少なくとも約0.1sccm以上の流量で前記気相を生成することを更に含む、[11]に記載の方法。
[16]
摂氏約65を超えないように前記気相の前記アンチモン含有材料の温度を維持することを更に含む、[11]に記載の方法。
[17]
約50~150Vのアーク電圧で前記イオン源を操作することを更に含む、[11]に記載の方法。
[18]
約150V未満のアーク電圧でアンチモン含有イオン注入を実行するように構成され、前記イオン源が、気相の少なくとも約0.1sccmのアンチモン含有組成物を受容するように適合される、イオン源装置。
[19]
少なくとも約50時間の供給源の寿命の間、1分当たり約1グリッチ以下の平均グリッチ速度を更に含む、[18]に記載のイオン源装置。
[20]
アンチモンイオンを注入してn型電子デバイス構造を生じさせるためのイオン注入に好適な組成物のための準大気圧貯蔵及び送達のための送達可能な吸着容量を含む吸着材であって、前記組成物が、アンチモン含有材料を含み、前記アンチモン含有材料が、周囲温度にて化学的に安定しており、
前記アンチモン含有材料が、非炭素含有化学式によって表され、
前記吸着剤が、約50ppm以下の水分を有する水分なしの環境を有する、吸着材。
While what is considered to be specific embodiments of the invention have been shown and described, it will be appreciated that various modifications and changes in form or detail can readily be made without departing from the spirit and scope of the invention. will be understood. Accordingly, the present invention is not limited to the precise forms and details shown and described herein, but any less than the full scope of the invention disclosed and hereinafter claimed. is also intended to be non-limiting.
The following are further disclosed in relation to the present invention.
[1]
A composition suitable for ion implantation to implant antimony-containing ions to produce an n-type electronic device structure, comprising:
An antimony-containing material, wherein said antimony-containing material is chemically stable at ambient temperature and maintained under sub-atmospheric pressure, liquid phase storage conditions, and wherein said storage conditions are comprising an antimony-containing material characterized by a lack of moisture of
The antimony-containing material is represented by a non-carbon-containing chemical formula,
A composition wherein said antimony-containing material in said liquid phase is in a liquid phase in substantial equilibrium with a corresponding gas phase adapted to exert sufficient vapor pressure in response to downstream vacuum pressure conditions. .
[2]
The composition according to [1], further comprising a hydrogen-containing compound, wherein the hydrogen-containing compound is in an effective amount for reducing halogen cycle.
[3]
The composition according to [1], wherein the antimony-containing material is SbF5 .
[4]
The composition of [1], wherein the Sb-containing dopant material has a water content of about 50 ppm or less.
[5]
The composition of [1], wherein the Sb-containing material is SbF5, and the SbF5 is maintained as a liquid at about 25 degrees Celsius with a vapor pressure of about 10 Torr .
[6]
A subatmospheric storage and delivery vessel for a composition suitable for ion implantation to implant antimony ions to produce an n-type electronic device structure, comprising:
an antimony-containing material, said antimony-containing material being chemically stable at ambient temperature;
The antimony-containing material is represented by a non-carbon-containing chemical formula,
A storage and delivery container defined at least in part by a moisture-free environment characterized by the lack of said trace amount of moisture, said storage and delivery container being said antimony-containing material in a liquid phase under sub-atmospheric conditions. so that said liquid phase is in substantial equilibrium with a corresponding gaseous phase occupying the headspace of said storage and delivery container. Pneumatic storage and delivery container.
[7]
A dual port valve assembly in mechanical communication with the storage and delivery container, the dual port valve comprising an inlet port valve and an outlet port valve, the inlet port valve having therein the In fluid communication with the interior of the storage and delivery container for introducing an antimony-containing material, the discharge port valve in fluid communication with a flow discharge path extending from the interior to the exterior of the storage and delivery container. and exhausting said corresponding vapor phase of said antimony-containing material therefrom.
[8]
The sub-atmospheric storage and delivery container of [1], wherein the antimony-containing material is stored as a liquid at about 20-25°C with a vapor pressure of about 760 Torr or less.
[9]
A check valve is further included along the flow discharge path, and the storage and delivery vessel is responsive to a downstream pressure of about 760 Torr or less to release the corresponding vapor phase of the antimony-containing material to the storage and delivery vessel. The subatmospheric storage and delivery container of [6], configured to dispense from the headspace of the delivery container.
[10]
Sub-atmospheric pressure according to [6], further comprising a hydrogen-containing compound mixed with said antimony-containing material as part of a single source or stored in a separate container as part of a kit. Storage and Delivery Containers.
[11]
A method of operating an ion source for implanting Sb-containing ions comprising:
introducing a vapor phase antimony-containing material into the arc chamber at a flow rate of at least about 0.1 sccm or greater;
ionizing the composition to produce Sb-containing ions within the arc chamber;
and implanting said Sb-containing ions into a substrate.
[12]
12. The method of claim 11, wherein the glitch rate is about 1 glitch per minute or less over an ion source lifetime of about 50 hours.
[13]
The method of [11], further comprising introducing an effective amount of a hydrogen-containing compound into the arc chamber.
[14]
The method of [11], wherein the antimony-containing composition when stored in the vapor phase is provided to the arc chamber in the absence of heating of the vapor phase.
[15]
The method of [11], further comprising maintaining the evaporation rate of the antimony-containing composition during the method of operating the ion source to produce the gas phase at a flow rate of at least about 0.1 sccm or greater. the method of.
[16]
The method of [11], further comprising maintaining the temperature of the antimony-containing material in the gas phase not exceeding about 65 degrees Celsius.
[17]
The method of [11], further comprising operating the ion source at an arc voltage of about 50-150V.
[18]
An ion source apparatus configured to perform antimony-containing ion implantation at an arc voltage of less than about 150V, wherein said ion source is adapted to receive at least about 0.1 sccm of an antimony-containing composition in the vapor phase.
[19]
The ion source apparatus of [18], further comprising an average glitch rate of less than or equal to about 1 glitch per minute for a source lifetime of at least about 50 hours.
[20]
An adsorbent comprising a deliverable adsorption capacity for subatmospheric storage and delivery for a composition suitable for ion implantation to implant antimony ions to produce an n-type electronic device structure, said composition an article comprising an antimony-containing material, said antimony-containing material being chemically stable at ambient temperature;
The antimony-containing material is represented by a non-carbon-containing chemical formula,
An adsorbent, wherein the adsorbent has a moisture-free environment having a moisture content of about 50 ppm or less.

Claims (5)

Sb含有イオンを注入するためのイオン源を操作する方法であって、
少なくとも0.1sccm以上の流量で気相のアンチモン含有材料をアークチャンバ内へ導入することと、
前記組成物をイオン化して、前記アークチャンバ内にSb含有イオンを生成することと、
前記Sb含有イオンを基材内に注入することと、を含み、
グリッチが、50時間のイオン源寿命にわたって1分当たり1グリッチ以下であり、
前記気相で貯蔵されているときの前記アンチモン含有組成物が、前記気相の加熱のない状態で前記アークチャンバに提供され、
気相のアンチモン含有材料を液からの蒸発によって生成する、
前記方法。
A method of operating an ion source for implanting Sb-containing ions comprising:
introducing a vapor phase antimony-containing material into the arc chamber at a flow rate of at least 0.1 sccm or greater;
ionizing the composition to produce Sb-containing ions within the arc chamber;
implanting the Sb-containing ions into a substrate;
a glitch rate of less than or equal to 1 glitch per minute over a 50 hour ion source lifetime;
the antimony-containing composition when stored in the vapor phase is provided to the arc chamber in the absence of heating of the vapor phase;
producing a vapor phase antimony-containing material by evaporation from the liquid phase ;
the aforementioned method.
有効量の水素含有化合物を前記アークチャンバ内に導入することを更に含む、請求項1に記載の方法。 2. The method of claim 1, further comprising introducing an effective amount of a hydrogen-containing compound into said arc chamber. 前記イオン源を操作する前記方法の間に、前記アンチモン含有組成物の蒸発速度を維持して、少なくとも0.1sccm以上の流量で前記気相を生成することを更に含む、請求項1に記載の方法。 2. The method of claim 1, further comprising maintaining an evaporation rate of the antimony-containing composition during the method of operating the ion source to produce the gas phase at a flow rate of at least 0.1 sccm or greater. Method. 摂氏65を超えないように前記気相の前記アンチモン含有材料の温度を維持することを更に含む、請求項1に記載の方法。 2. The method of claim 1, further comprising maintaining a temperature of said antimony-containing material in said gas phase not exceeding 65 degrees Celsius . 50~150Vのアーク電圧で前記イオン源を操作することを更に含む、請求項1に記載の方法。 2. The method of claim 1, further comprising operating the ion source at an arc voltage of 50-150V.
JP2021053687A 2017-08-22 2021-03-26 Antimony-containing materials for ion implantation Active JP7273088B2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762548688P 2017-08-22 2017-08-22
US62/548,688 2017-08-22
US16/106,197 2018-08-21
US16/106,197 US10597773B2 (en) 2017-08-22 2018-08-21 Antimony-containing materials for ion implantation
JP2020508473A JP7014888B2 (en) 2017-08-22 2018-08-22 Antimony-containing material for ion implantation

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020508473A Division JP7014888B2 (en) 2017-08-22 2018-08-22 Antimony-containing material for ion implantation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021114467A JP2021114467A (en) 2021-08-05
JP7273088B2 true JP7273088B2 (en) 2023-05-12

Family

ID=65434870

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020508473A Active JP7014888B2 (en) 2017-08-22 2018-08-22 Antimony-containing material for ion implantation
JP2019079833A Active JP6846458B2 (en) 2017-08-22 2019-04-19 Storage and delivery of antimony-containing material to ion implanters
JP2021053687A Active JP7273088B2 (en) 2017-08-22 2021-03-26 Antimony-containing materials for ion implantation

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020508473A Active JP7014888B2 (en) 2017-08-22 2018-08-22 Antimony-containing material for ion implantation
JP2019079833A Active JP6846458B2 (en) 2017-08-22 2019-04-19 Storage and delivery of antimony-containing material to ion implanters

Country Status (8)

Country Link
US (2) US10597773B2 (en)
EP (3) EP3673503A1 (en)
JP (3) JP7014888B2 (en)
KR (3) KR102277836B1 (en)
CN (2) CN111033679B (en)
SG (2) SG11202001466QA (en)
TW (1) TWI766085B (en)
WO (1) WO2019040554A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10597773B2 (en) * 2017-08-22 2020-03-24 Praxair Technology, Inc. Antimony-containing materials for ion implantation
KR20220032621A (en) 2019-07-18 2022-03-15 엔테그리스, 아이엔씨. Ion implantation system having a mixture of arc chamber materials
WO2021232036A1 (en) * 2020-05-11 2021-11-18 Praxair Technology, Inc. Storage and delivery of antimony-containing materials to an ion implanter
CN117431624B (en) * 2023-12-20 2024-03-26 苏州焜原光电有限公司 Molecular beam epitaxial growth method and gaseous antimony source supply device

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001501772A (en) 1996-10-04 2001-02-06 アボツト,リチヤード・シー Arc chamber for ion filling equipment
JP2010161072A (en) 2003-12-12 2010-07-22 Semequip Inc Control of flow of vapor sublimated from solid
JP2010232668A (en) 2002-06-26 2010-10-14 Semequip Inc Method of manufacturing cmos device by implantation of n- and p-type cluster ions and negative ions
JP2013127976A (en) 1999-12-13 2013-06-27 Semequip Inc Ion implantation ion source, system, and method
JP2015026623A (en) 2008-02-11 2015-02-05 アドバンスド テクノロジー マテリアルズ,インコーポレイテッド Ion source cleaning in semiconductor processing systems
JP2016104912A (en) 2002-07-23 2016-06-09 インテグリス・インコーポレーテッド Evaporator conveyance ampule
JP2017120755A (en) 2014-03-03 2017-07-06 プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド Boron-containing dopant compositions, systems and methods of use thereof for improving ion beam current and performance during boron ion implantation

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2058453A (en) * 1933-10-07 1936-10-27 Kinetic Chemicals Inc Fluorination process and apparatus
US4022592A (en) * 1975-10-14 1977-05-10 Mcdonnell Douglas Corporation Liquid degassing device
US4588609A (en) * 1984-11-26 1986-05-13 Leyden Richard N Process for the photochemical vapor deposition of aromatic polymers
JPS6240377A (en) * 1985-08-15 1987-02-21 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Production of antimony nitride
JPH0782119B2 (en) * 1987-08-03 1995-09-06 三菱電機株式会社 Ion beam irradiation method
JPH0765169B2 (en) * 1993-01-14 1995-07-12 東京エレクトロン株式会社 Ion generation method
US6204180B1 (en) 1997-05-16 2001-03-20 Advanced Technology Materials, Inc. Apparatus and process for manufacturing semiconductor devices, products and precursor structures utilizing sorbent-based fluid storage and dispensing system for reagent delivery
US5518528A (en) 1994-10-13 1996-05-21 Advanced Technology Materials, Inc. Storage and delivery system for gaseous hydride, halide, and organometallic group V compounds
US6146608A (en) 1997-11-24 2000-11-14 Advanced Technology Materials, Inc. Stable hydride source compositions for manufacture of semiconductor devices and structures
US6005127A (en) 1997-11-24 1999-12-21 Advanced Technology Materials, Inc. Antimony/Lewis base adducts for Sb-ion implantation and formation of antimonide films
US6007609A (en) 1997-12-18 1999-12-28 Uop Llc Pressurized container with restrictor tube having multiple capillary passages
US6122931A (en) * 1998-04-07 2000-09-26 American Air Liquide Inc. System and method for delivery of a vapor phase product to a point of use
US5937895A (en) 1998-04-17 1999-08-17 Uop Llc Fail-safe delivery valve for pressurized tanks
US6045115A (en) 1998-04-17 2000-04-04 Uop Llc Fail-safe delivery arrangement for pressurized containers
CN1076634C (en) 1998-08-27 2001-12-26 中国石油化工集团公司 Process for preparing carried superstrong solid acid
US7838842B2 (en) * 1999-12-13 2010-11-23 Semequip, Inc. Dual mode ion source for ion implantation
US6443435B1 (en) * 2000-10-23 2002-09-03 Applied Materials, Inc. Vaporization of precursors at point of use
US6576909B2 (en) * 2001-02-28 2003-06-10 International Business Machines Corp. Ion generation chamber
US7172646B2 (en) * 2003-04-15 2007-02-06 Air Products And Chemicals, Inc. Reactive liquid based gas storage and delivery systems
US7261118B2 (en) * 2003-08-19 2007-08-28 Air Products And Chemicals, Inc. Method and vessel for the delivery of precursor materials
GB2412488B (en) * 2004-03-26 2007-03-28 Applied Materials Inc Ion sources
US7638058B2 (en) * 2005-04-07 2009-12-29 Matheson Tri-Gas Fluid storage and purification method and system
US7708028B2 (en) 2006-12-08 2010-05-04 Praxair Technology, Inc. Fail-safe vacuum actuated valve for high pressure delivery systems
US7905247B2 (en) 2008-06-20 2011-03-15 Praxair Technology, Inc. Vacuum actuated valve for high capacity storage and delivery systems
DE102010056519A1 (en) 2010-12-27 2012-06-28 Heliatek Gmbh Optoelectronic component with doped layers
US20140084219A1 (en) 2011-02-28 2014-03-27 William Marsh Rice University Doped multiwalled carbon nanotube fibers and methods of making the same
US8883620B1 (en) * 2013-04-24 2014-11-11 Praxair Technology, Inc. Methods for using isotopically enriched levels of dopant gas compositions in an ion implantation process
MY173480A (en) 2013-05-02 2020-01-28 Praxair Technology Inc Supply source and method for enriched selenium ion implantation
US9165773B2 (en) * 2013-05-28 2015-10-20 Praxair Technology, Inc. Aluminum dopant compositions, delivery package and method of use
US9852887B2 (en) * 2013-08-23 2017-12-26 Advanced Ion Beam Technology, Inc. Ion source of an ion implanter
US9929014B2 (en) 2013-11-27 2018-03-27 Entegris, Inc. Dopant precursors for mono-layer doping
CN103728157A (en) 2013-12-25 2014-04-16 福建省邵武市永晶化工有限公司 Sampling system of iodine pentafluoride or antimony fluoride
CN107004550B (en) * 2014-10-27 2019-04-02 恩特格里斯公司 Ion implantation technology and equipment
US9909670B2 (en) 2015-03-04 2018-03-06 Praxair Technology, Inc. Modified vacuum actuated valve assembly and sealing mechanism for improved flow stability for fluids sub-atmospherically dispensed from storage and delivery systems
EP3188214A1 (en) * 2015-12-29 2017-07-05 Praxair Technology, Inc. Boron-containing dopant compositions, systems and methods of use thereof for improving ion beam current and performance during boron ion implantation
US10221201B2 (en) * 2015-12-31 2019-03-05 Praxair Technology, Inc. Tin-containing dopant compositions, systems and methods for use in ION implantation systems
US10597773B2 (en) * 2017-08-22 2020-03-24 Praxair Technology, Inc. Antimony-containing materials for ion implantation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001501772A (en) 1996-10-04 2001-02-06 アボツト,リチヤード・シー Arc chamber for ion filling equipment
JP2013127976A (en) 1999-12-13 2013-06-27 Semequip Inc Ion implantation ion source, system, and method
JP2010232668A (en) 2002-06-26 2010-10-14 Semequip Inc Method of manufacturing cmos device by implantation of n- and p-type cluster ions and negative ions
JP2016104912A (en) 2002-07-23 2016-06-09 インテグリス・インコーポレーテッド Evaporator conveyance ampule
JP2010161072A (en) 2003-12-12 2010-07-22 Semequip Inc Control of flow of vapor sublimated from solid
JP2015026623A (en) 2008-02-11 2015-02-05 アドバンスド テクノロジー マテリアルズ,インコーポレイテッド Ion source cleaning in semiconductor processing systems
JP2017120755A (en) 2014-03-03 2017-07-06 プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド Boron-containing dopant compositions, systems and methods of use thereof for improving ion beam current and performance during boron ion implantation

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019040554A1 (en) 2019-02-28
TW202032609A (en) 2020-09-01
CN111033679B (en) 2021-11-23
CN111033679A (en) 2020-04-17
JP2020529519A (en) 2020-10-08
US20190185988A1 (en) 2019-06-20
JP2020136653A (en) 2020-08-31
TWI766085B (en) 2022-06-01
EP3673503A1 (en) 2020-07-01
JP7014888B2 (en) 2022-02-01
CN111613505A (en) 2020-09-01
US10597773B2 (en) 2020-03-24
KR20210133183A (en) 2021-11-05
SG11202001466QA (en) 2020-03-30
KR20200102893A (en) 2020-09-01
US20190062901A1 (en) 2019-02-28
KR20200035151A (en) 2020-04-01
US10711343B2 (en) 2020-07-14
SG10201903654SA (en) 2020-09-29
TW201912584A (en) 2019-04-01
KR102443890B1 (en) 2022-09-16
KR102562632B1 (en) 2023-08-03
KR102277836B1 (en) 2021-07-14
EP3699317B1 (en) 2021-10-20
CN111613505B (en) 2023-06-30
EP3699317A1 (en) 2020-08-26
EP3960897A1 (en) 2022-03-02
JP2021114467A (en) 2021-08-05
JP6846458B2 (en) 2021-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7273088B2 (en) Antimony-containing materials for ion implantation
TWI653669B (en) Ion implantation compositions, systems, and methods
US9165773B2 (en) Aluminum dopant compositions, delivery package and method of use
US11098402B2 (en) Storage and delivery of antimony-containing materials to an ion implanter
TWI838362B (en) Sub-atmospheric storage and delivery vessel, method for preparing the same, and method of using the same
JP2023520933A (en) Storage and delivery of antimony-containing materials to ion implanters

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210415

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210415

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220225

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20220525

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20220725

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220823

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220913

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20221213

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20230213

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230313

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230330

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230427

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7273088

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150